超空泡技術出世 海戰模式將改觀

        2000年8月，俄羅斯最先進的“奧斯卡Ⅱ”級“庫爾斯克”號核潛艇在演習時發生神秘爆炸，沉沒於巴倫支海海底。據外電報道，致使潛艇沉沒的爆炸與一種高超聲速魚雷的試驗有關。另據外電報道，前不久，美國商人艾德蒙‧波普在莫斯科因涉嫌從事間諜活動被逮捕。據稱，其被捕原因是他刺探併購買一種超聲速魚雷的情報。外電評論認為，有跡象表明，這兩起撲朔迷離的事件均與一種超空泡武器技術有關。那麼，什麼是超空泡技術？其軍事價值和意義又是如何呢？

       奇異現象及重要科學發現

超空泡（supercavitation）是一種物理現象。當物體在水中的運動速度超過 100節時，後部就會形成奇異的水蒸氣泡，從而產生“超空泡”流體--機械效應。

液體繞物體快速運動時壓力會下降，而隨著速度的增加，當液體壓力等於水蒸氣壓力時，液體便由水相變為氣相，形成水蒸氣。空泡會使水流發生畸變，從而損失水泵、渦輪水翼和推進器的使用效率，還可能導致強衝擊波的出現，並引起金屬表面的腐蝕。艦船設計師經常要與製造麻煩的空泡打交道，試圖避免出現空泡現象，如將船體設計成流線型等。

物體在水中運動時，還需要克服與水的摩擦力所造成的黏性阻力，這種阻力大約是空氣阻力的1000倍。科學家們為改進設計絞盡了腦汁，誰知最後卻驚喜地發現，一個有效的辦法竟然是可以利用討厭的空泡，形成一種可更新的氣體包絡，使流體對物體表面的浸濕面積最少，從而大大降低黏性阻力，這種低密度氣泡就是超空泡。

超空泡是空泡的一種極端形式，當物體在水中的運動速度超過50米∕秒時，鈍頭航行器或安裝在頭部的氣體注入系統就可能產生低密度氣穴。空泡長度與物體的運動速度有關，物體能夠在自己產生的長氣泡內部，以最小的阻力飛速前進。

       競相角逐軍事應用新領域

當前，世界主要海軍國家正在基於超空泡現象發展創新的高速潛艇和魚雷。前蘇聯海軍很早就發展了火箭推進的“風雪”超空泡魚雷，航速已達到370公里∕ 小時（約200節），並有報道說已出售給他國。另據有關報道，美國也推出了一項發展超空泡武器全面計劃；法國對超空泡技術一直有強烈興趣，已經從俄羅斯採購了幾枚“風雪”魚雷進行評估，並正在實施“空泡協調行動”計劃，進行一種機載反水雷超空泡彈的試驗；德國與美國海軍研究部門合作，就新型空泡發生器設計和魚雷自導系統建模開展一項聯合計劃，還完成了一種超空泡魚雷樣機，不久將預期進行試驗。

各國對超空泡研究的內容都很廣泛。超空泡武器能夠用於對付水雷、自導魚雷、小型船舶、高速反艦導彈，甚至低空飛行的飛機和直升機，預計利用超空泡技術，還可能研製出小型超高速水面艦艇、能使整個航母戰鬥群失效的水下核導彈、以及用於潛艇戰的中程無制導摧毀性武器，因此專家認為，這些超空泡系統可能會大大改變海上作戰模式。

在某些海軍專家的描述中，大型隱身潛艇之間“貓抓老鼠”的對抗有點像空戰，小型、近程的“水下戰鬥機”從巨大的“水下航母”起飛，彼此利用高速“ 水下子彈”進行射擊；而超空泡武器更可能是對抗導彈防禦系統的“撒手　”--安裝核彈頭的遠程多級超空泡魚雷和導彈，能夠在海洋水下快速航行數十海里接近目標，而空基或天基的任何防禦手段對它們都無可奈何。

     “風雪”超空泡魚雷技高一籌

俄羅斯的“風雪”火箭動力魚雷已名震天下，是目前已知的超空泡武器，前蘇聯海軍在歷經10多年的秘密研究與發展之後，於1997年裝備部隊。“風雪”魚雷由位於烏克蘭流體力學研究所研製，長8.23米，重2697公斤，殼體由尾部至頭部逐漸變細，頭部裝有戰鬥部，尾部中心為大孔徑固體火箭發動機噴管，周圍有 8個小型圓柱形啟動火箭，它們將“風雪”加速至超空泡速度，然後主發動機開始工作。在尾部還有1個制導導線線軸，當魚雷在水中運行時釋放出導線，該導線被用來控制魚雷的運動及戰鬥部的引爆。

魚雷頭部是極重要的空泡發生器，它呈圓形或者橢圓形平盤狀，向前傾斜形成一個“攻角”，以產生支持雷體前部的升力。緊靠空泡發生器後面是幾個環狀通氣管，它將火箭排氣注入空穴氣泡以使其漲大。航行時首先由平盤式空泡發生器產生局部空穴，然後由通氣管向局部空穴注入氣體，使之膨脹成為超空泡。小型啟動火箭使魚雷航行直至形成一個空穴，隨後中央大型火箭工作。

空泡發生器邊緣往往是尖銳的，能夠產生最清晰的或至少是擾動的氣∕水介面，即“透明”氣穴。“風雪”實際上圍繞著氣穴周邊慢慢地“進動”，當它在水中前進時反復地掠過水牆。

       著力推進炮彈、魚雷新計劃

據外刊報道，雖然美國在20世紀50年代就開始高速推進器和水翼方面的超空泡研究，但目前還沒有部署超空泡武器。美國超空泡武器的工作由海軍研究處（ ONR）領導，主要發展兩類超空泡武器：炮彈和魚雷。

超空泡炮彈是一種即將採購的直升機載武器，利用它們可以消滅水面和近水面水雷。這種平頭炮彈是利用一種改型速射炮發射的，它被設計得能夠在空氣和水中平穩航行，並且具有先進的目標定位能力。美國海軍正在考慮部署一種裝備於水面艦甲板的 R AMICS近程武器系統，用於消滅致命的尾波自導魚雷。超空泡炮彈技術下一步將發展利用自適應高速水下彈藥（AHSUM，即超空泡“動能”炮彈）的全水下火炮系統。該系統裝備在潛艇、水面艦或拖曳式反水雷器的水下船體內，有流線型炮塔，通過聲納指揮。就像美國海軍通過雷達指揮的“密集陣”近程速射武器系統保護水面艦艇免遭反艦導彈攻擊一樣， A HSUM為艦艇可以構築起水下防線。

美國海軍感興趣的另一項超空泡技術是最大速度200節（與俄羅斯的“風雪” 相似）的魚雷，其研究工作在發射、流體動力學、聲學、制導和控制以及動力裝置領域，還存在許多技術難題。

       發展中不斷突破關鍵技術

實現超空泡武器最重要之處是必須有先進的控制系統和先進的推進系統。

先進的控制系統“風雪”魚雷曾被認為是不怎麼精確的武器，因為它只能直航，但是未來的超空泡裝置是可以設計成在水中機動航行的。這可以通過利用諸如尾翼之類的穿穴控制面和推力向量系統（發動機排氣的定向噴嘴）進行控制。但是在轉彎航行時必須小心，以使魚雷保持在氣穴之內。研究人員還考慮，通過同時在兩個平面內移動或轉動頭部空泡發生器來實現偏航和俯仰機動，以及利用鴨式翼進行控制。如果控制面能夠正確的協調，超空泡航行器就可能是高度靈巧的。

當超空泡系統在低密度氣泡內進行無支援運行時，後部常常撞擊氣穴內牆，而從正常的水下航行過渡到超空泡狀態和再返回成原態，可以通過對部分氣穴進行人工通氣來實現，通過改變速度來保持和擴大氣穴。將氣體注入氣泡使之擴大並保持運動狀態，然後慢慢地減小其尺度以降低其速度，從而可以很容易地實現水下武器控制。

先進的推進系統大多數現有的和預期的自主式超空泡航行器還必須依靠火箭發動機產生所需的推力。但是常規火箭必然伴生某些嚴重的缺陷：航程有限和當深度增加時推力隨著壓力的增加而下降。前者應以一種高能量密度動力裝置技術來解決；後者可利用專門的超空泡推進螺旋槳技術來加以防止。

達到超空泡速度需要很大的能量，為實現火箭的最大航程必須燃燒有最大比推力的高密度燃料。在對多種動力裝置進行比較之後，俄羅斯專家的結論是：“ 只有燃燒金屬燃料（鋁、錳或鋰），並利用海水作為氧化劑與燃燒生成物的冷卻劑的高效燃氣輪機或噴氣推進系統，才是推進超空泡航行器實現最高速度的最佳途徑。據悉，賓夕法尼亞大學應用研究實驗室正在運行一種燃燒鋁的“水衝壓” 系統，它是海軍水面艦艇的一種輔助動力裝置。超空泡推進螺旋槳技術試驗表明，與火箭相比較，螺旋槳葉提供的潛在推力要高20％。今天，人們已經明瞭，關鍵技術一旦取得突破，海戰模式勢必大改觀。李明權-解放軍報2002/01/30 第11版

        國防部軍事發言人黃穗生少將今天表示，國軍對於中共武器研發，探購和軍事部署能有效掌握，對於媒體報導中共獲得俄羅斯製造的颮風式新型水下火箭魚雷40枚，國軍會密切注意相關情報。

媒體報導中共己獲得俄羅斯製造的颮風式新型水下火箭魚雷40枚，詹氏年鑑資料顯示，這一型魚雷時速高達200節，射速約每秒100公尺，是傳統魚雷的4倍。雖然軍事專家評析，由於目前西方國家與台灣都沒有可相抗衡的武器，中共如果將此型魚雷配置在與俄羅斯製ｖ級潛艇同級的新型093型潛艦上，將影響台海水下兵力失衡。

不過，軍方人士分析指出，中共擴張軍備，台灣是目標，而非首要目標，中共主要是為爭取亞太區域領導地位。軍方人士分析指出，中共持續增加對台灣的武力威脅，但購買颮風魚雷的目的與日炙反艦飛彈一樣，主要還是以美國為假想敵，台灣海軍並非首要目標。西方國家一般以「颮風」稱呼俄製VA-Ⅲ型水下火箭魚雷的驚人速度，因為此型魚雷射速是傳統魚雷的4倍。

根據詹氏年鑑資料說明，颱風魚雷是以50節速度脫離533ｍｍ口徑魚雷管，然後以200節的速度，約為每秒100公尺，沖向敵人潛艦，速度是傳統魚雷的四偣；不過，此型魚雷的最大缺點還是在射控系統不穩定，缺乏準確度，中共即使獲得這型魚雷，發揮其戰力，有待觀察。