超空泡

科学术语

空化数是空泡流的基本相似参数,通过改变空化数的大小可以改变流场的空化状态。当空化数σv的值降到小于起始空化数σvi时，流场就由非空化状态变为空化状态；进一步降低空化数，在一定条件下流场就可能由气泡空化状态发展为局部附体空泡状态，继而发展到超空泡状态。由此可知，生成超空泡的基本途径是减小空化数。

现象

超空泡是一种物理现象。当物体在水中的运动速度超过100节时，后部就会形成水蒸气泡，产生“超空泡”流体——机械效应。

液体绕物体快速运动时压力下降，随着速度的增加，当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变为气相，形成水蒸气。在一定条件下，在水中运动物体周围(特别在尖锐边缘处)形成的、充满水蒸气的附体空穴和空气后缘,就是所谓的空泡。

物体在水中运动时需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种阻力大约是空气阻力的1000倍。为减少水中物体(尤其是完全没入水中的潜艇和鱼雷)的航行阻力，科学家们绞尽了脑汁，最后惊喜地发现，办法之竟然是利用讨厌的空泡一利用低密度空泡将物体包覆起来，形成一个可更新的气体包络，使流体对物体表面的浸湿面积最小,从而大大降低黏性阻力。这种低密度气泡就是超空泡。

超空泡技术使舰艇和水下武器能以每小时几百千米的速度潜航，有时甚至高于水下声速。相比之下，利用传统技术所能达到的水下速度最大也不过每小时130千米。世界主要海军国家正在基于超空泡现象，发展创新高速潜艇和鱼雷。前苏联海军很早就发展了火箭推进的“风雪”超空泡鱼雷，据报道其航速已达到370千米/时(约200节)，并且已经出售给法国、伊朗等国。美国有一项发展超空泡武器的全面计划。法国政府已经从俄罗斯采购了几枚“风雪”鱼雷进行评估，并正在实施“空泡协调行动”计划，进行一种机载反水雷超空泡弹的试验。德国与美国海军研究部门合作，就新型空泡发生器设计和鱼雷自导系统建模开展一项联合计划，还完成了种超空泡鱼雷样机，预期不久将在美国进行试验。

超空泡武器系统可能会大大改变海战的模式。在某些海军专家的描述中，装备了超空泡武器的大型隐身潜艇之间的对抗有点像空战,小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“水下子弹”进行射击；而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。

应用

鱼雷

超空泡武器能够对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，还可能研制出小型超高速水面舰艇,能使整个航母战斗群失效的水下核导弹，以及用于潜艇战的中程无制导毁性武器，因此专家认为，这些超空泡系统可能会大大改变海上作战模式。

弹射试验

航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近的水因低压而发生相变形成空泡，当空泡尺寸大到能够覆盖航行体大部分或全部表面时称为超空泡。由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的850倍，因此形成超空泡后，航行体的水下摩擦阻力将大幅减小。超空泡射弹是应用超空泡减阻原理设计的一种水下超空武器，其可以突破水下运动速度极限，增加射程,提高突防能力，配合水下目标的跟踪、探测、控制等技术，可作为潜艇、水面舰艇和直升机反水雷、反鱼雷的“硬杀伤”武器。

超空泡射弹根据不同发射平台分为空中发射超空泡射弹和水下发射超空泡射弹。空中发射超空泡射弹是以水面舰艇或直升机为发射平台，如美国机载快速灭雷系统，它利用20mm口径的超空泡射弹，可击穿由机载蓝绿激光探雷系统发现的水深50英尺范围内的铺雷和沉底雷。这一新型灭雷系统利用机载的高机动性，极大地提高了区域灭雷的效率。

水下发射超空泡射弹是以潜艇或水下潜器为发射平台，如美国海军水下作战中心(NUWC)、高级国防研究计划局( DARPA)和美国海军研究所(ONR)研究的高速水下射弹系统( AHSUM)，这套高速发射水下射弹系统可以为水面舰艇和潜艇提供有效的末端防御。

应用前景

随着技术的不断进步,超空泡将呈现出更加广阔的应用前景：它能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机，以及应用于小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹、潜艇战的中程无制导摧毁性武器。因此，有专家认为，这些超空泡武器可能会大大改变未来海上作战模式。

在一些专家的描述中，未来大型隐身潜艇之间的对抗已经有点像空战，小型、近程的“水下战斗机”从巨大的“水下航母”起飞，彼此利用高速“水下子弹进行射击，而超空泡武器更可能是对抗导弹防御系统的“撒手锏”一一安装核弹头的远程多级超空泡鱼雷和导弹，能够在海洋水下快速航行数十海里接近目标，而空基或天基的任何防御手段对它们都无可奈何。

当然，由于超空泡属于新技术，超空泡武器也是新概念武器，研发过程中需要克服的技术难点还有很多，如巨大的动能需求、有效灵活控制航行器等，特别是目前的相关研究和试验，只是在鱼雷和小艇等小型航行物上进行，如何能使超空泡长时间、全尺寸地包罩住大型舰艇，将是未来的技术专家们需要攻克的难题。

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