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News Center据《南华早报》报道称,中国科学家正在研究用于超高速静音潜艇的激光推进系统。
这一突破,不仅克服了数十年来如何利用该技术推动水下船只的难题,同时还可以产生几乎与商用喷气发动机一样大的推力,让潜艇变得更快更安静。
而潜艇的噪音最大来源之一就是推进装置。想要减少潜艇的噪音,就必须从推进装置上下功夫!
这种推进器通过旋转螺旋桨,利用叶片的角度和形状来推动水流,从而推动潜艇前进。
为了减少噪音,设计者会采用大侧斜的多叶螺旋桨,有助于减小水流速度的变化,从而减少空泡的产生。
众所皆知,螺旋桨在高速旋转时,会加速叶片上的水流,水流速越快压力越小,就会产生了大量的泡泡,这些就是空泡。
它们在海水的压力下会迅速破裂,继而产生强烈的冲击波,产生大量噪音,从而暴露潜艇位置。
设计者通过优化螺旋桨的设计,如增加叶片数量、调整叶片形状和角度,最终研制出七叶大侧斜螺旋桨,使潜艇噪音得到一定程度的减少。
其次是泵喷推进器,与传统的螺旋桨相比,泵喷推进器可以更好地控制水流方向,提高潜艇的机动性和速度。
其中,有轴泵喷推进器采用传统的机械轴连接电机和叶轮,电机通过机械轴直接驱动叶轮旋转,从而产生推力。
而无轴泵喷推进器则是一种更为先进的设计,去除了物理连接的轴,使用电磁或其他非接触方式来驱动叶轮。
好处就是大幅减少噪音和振动,缺点嘛,就是需要复杂的电磁控制系统和精密的工程技术。
简单来说就是在舰艇上安装电磁铁,通电后电磁铁所处的海水中会有磁场线通过,从而操纵水流,产生推力。
然而,由于磁流推进技术的复杂性和对高度精确电磁控制的要求星空.体育,目前这种技术还处于实验室研究阶段,距离实际应用还有一定的距离。
据说,中国团队找到一种新办法,他们利用超高功率的激光在水中产生等离子体,然后利用等离子体膨胀形成的爆轰波进行推进,从而可以显著提高潜艇螺旋桨的效率。
所谓等离子体,其实是由电离的气体和自由电子组成的,具有极高的能量密度,能够在极短时间内产生大量的热能和压力。
不仅如此,这项新技术使用2兆瓦的激光功率,通过潜艇的光纤涂层发射,就能产生近7万牛顿的推力。
这种“超空化”现象,能显著降低水与船体的接触面积,从而减少水下阻力,进一步提升潜艇速度和操控性。
从理论上讲,可以使潜艇的速度超过音速,而不会产生通常会暴露其位置的机械噪音振动。
值得一提,这种先进的推进系统最早是由日本科学家首次提出的,但在后来的实验中,他们遇到了瓶颈。
由于爆震波从一个点向各个方向传播,所以不太可能在一个特定的方向上产生驱动力。
据说,1瓦的激光功率只能产生百万分之一牛顿的推力,完全不能投入实际应用。
但中国团队这次另辟蹊径,重新设计了一种激光发动机,可以将激光转化为推力的效率,提高三到四个数量级。
具体来说,他们在光纤的两端添加了一个类似于枪管的U型装置,通过不断的尝试优化,以减少冲击波之间的相互作用和摩擦。
据悉,2兆瓦的激光功率下能产生70000牛顿的推力,这个效率在之前是想都不敢想的。
文章还透露,中国这一突破背后的一些技术起源于航天领域。据悉,中国在航天领域已经开发出了先进的等离子电力推进发动机。
不过,中国项目团队称,虽然潜艇上的核反应堆能够产生超过150兆瓦的热功率,足以用于激光推进系统,但该技术想应用到现实,仍有许多挑战需要克服。
首先,高功率激光对材料的耐热性和结构完整性,具有极高的要求。尤其是在潜艇这种极端环境下,想要稳定工作不是一件容易的事情。
此外,高功率激光在水中的使用会不会对海洋生态系统产生影响,这些都需要进行详细的评估才可以。
虽然目前这种基于激光和等离子体的推进技术,还不太成熟,但是假以时日,中国超高速静音潜艇肯定能从图纸走向现实。
到那时,西方嘲笑中国潜艇是水下拖拉机,一出港,半个太平洋都能听到的夸张形容将一去不复返。