潜艇螺旋桨对隐身性,究竟有多重要?
在潜艇上有一个很容易被很多人忽视掉的零部件,它就是潜艇的螺旋桨。如果我们注意观察,就会发现在大部分情况下,各国的潜艇螺旋桨都不会公开展示,会用什么东西罩住。
潜艇螺旋桨的困境
潜艇的螺旋桨之所以要遮挡起来,和潜艇的隐身性有关。潜艇螺旋浆的基本原理,是通过旋转的螺旋桨使水将自己推动向前。在这个过程中将不可避免地让水产生极大的流速,而水的流速越大,压力就越低,液体压力越低,沸点就越小。
当螺旋桨快速转动时,被它带动的水很容易就会沸腾,从而产生大量气泡。这些气泡在产生和炸裂时,都会产生噪音,由此对潜艇的隐身性造成极大影响。敌人可以通过寻找这些噪音,来锁定潜艇的位置。
这时候潜艇的设计师就陷入了两难境地,潜艇螺旋桨转速过快容易产生噪音,但转速过慢,又会让潜艇的速度慢下来。那么如何在潜艇螺旋桨转速更慢的情况下,带动更多的水流动,就成为了保持潜艇速度的时候,依旧能保证其隐身性的关键。
潜艇螺旋桨的进化
为了解决这一问题,各国潜艇设计师也是脑洞大开。像俄罗斯的别尔哥罗德号核潜艇,直接采用了并列双螺旋桨的设计,使得它在一众潜艇中显得相当特立独行。不过这种设计显然要求潜艇要有较大的宽度和体积,若是直接加宽和加大潜艇,又会引发一系列的设计问题。
所以主流的解决方法,是增加潜艇螺旋桨的桨叶。螺旋桨桨叶多了,一次性带起的水就多了,也就不需要转太快,这样一来在潜艇保证足够隐蔽性的同时,速度还快。
此外螺旋桨的直径也不能大,一个大的螺旋桨和一个小的螺旋桨,如果在同样的时间里转同样的圈数,那么大螺旋桨桨叶末端经过的距离会更大,这也意味着周围的水流速度会更快。由此如果潜艇螺旋桨的直径做得太大,也会增加潜艇的噪音。
为了使螺旋桨在有限的直径里带动更多的水,桨叶的表面积就必须足够大,于是潜艇螺旋桨的桨叶会设计得倾角很大。然而到了这一步各国设计师依旧没有满足,仍旧在螺旋桨上进行优化,比如说部分潜艇会在螺旋桨上安装毂帽鳍。
毂帽鳍,简单来说就是在螺旋桨上再安装一个角度合适,能带起水流的小螺旋桨。当潜艇螺旋桨旋转时,表面水流会沿着毂帽鳍直线流出并迅速离散,由此可以降低水流流速,从而实现降低潜艇噪音的目的。
再比如泵推系统,简单来说就是在螺旋桨外套一个壳子,让水的流动集中在壳子里,出了壳子的水不再流动,或者说流动的速度已经很低。这样在螺旋桨壳子外的水流很难产生气泡,从而降低潜艇噪音。
如此一来,螺旋桨好像是很普通的零部件,但各军事大国的潜艇螺旋桨都已经经过了相当特异化的设计,一旦暴露就能知道该潜艇螺旋桨的直径、形状,以及技术路线。
知道了这些东西,也就能知道螺旋桨的最佳转速,以及最安静转速,从而知道发动机类型、输出频率等一系列情报。这些情报被人知道,那么敌国在进行反潜时花的心思就能少很多。
所以国际上也就只有两种潜艇的螺旋桨,在公开展示时不会被遮住,一种是用于外贸的潜艇,本身就是要把螺旋桨拿给别国看的。另一种是不那么先进的潜艇,别国知不知道其性能和技术特征都没啥两样的那种。
潜艇的降噪
其实为了提升潜艇的隐身性,各国花的心思可不止螺旋桨上的这点。比如说形状,如果我们留心,就会发现现代攻击型核潜艇基本都是流线型,如水滴一般前面大后面小。这种设计可以使得水在流过潜艇表面时方向更均匀,不会出现涡流等情况,从而减轻噪声。
再比如战略核潜艇,也会在外形设计上尽可能趋近于流线型。但是战略核潜艇要装大量洲际导弹,这就极大地挤占了潜艇的空间,使得战略潜艇为了装下洲际导弹很难在外形上做成流线型。
但是各国在设计战略潜艇时,对流线型的追求是有目共睹的,像我国战略潜艇的龟背,也主要是空间布局设计上经验不足带来的,无法在有限的空间里塞进更多的东西。如果我国技术足够,也会尽可能让战略潜艇如攻击型潜艇一样是一种水滴形状。
甚至就连现在潜艇螺旋桨的设计也没有走到尽头,各国依旧在对自己的螺旋桨进行优化。比如说中国还提出过无轴泵推路线,简单来说就是直接取消潜艇螺旋桨用的那根传统轴,靠电机驱动布置在圆环内侧的桨叶转动。
如果无轴泵推解决技术难题并得到应用,那将能直接让潜艇螺旋桨的机械噪声消失,并且让在螺旋桨外流动的水流,变成类似于我们在上面提到的“有轴泵推”那种用了一个罩子罩住螺旋桨那种,水流在罩子里流动的情况。
所以潜艇的降噪是一个非常庞大的工程,这个工程需要非常多技术的介入。在很多人看来普普通通的螺旋桨,其实也是高科技,而且是保密性极高的高科技。随着未来各国进一步对螺旋桨进行优化,这种对螺旋桨的保密会变得越来越强。