如果说航空母舰是海上的霸主,那么核潜艇就是深海的幽灵,连航母都忌惮三分。
核潜艇潜藏于深海,隐秘伏击,极难发现。这对于航母乃至航母战斗群来说,是现实的深海恐惧症。
一艘性能优秀的核潜艇,足以威胁一个航母战斗群。比如美军目前服役的核潜艇多为第四代核潜艇。而我国目前在役的093型核潜艇不过属于第二代攻击型核潜艇。原本我们与美军核潜艇的水平差距极大,但是如今我国攻破了一项核潜艇技术,使我国在核潜艇动力方面从落后达到部分领先。
这就是外界传说无轴泵推技术!
与其说传说,不如说确有其事。早在数年前,央视便曝光了以马伟明院士为领导的团队已经攻克了无轴泵推技术,研制出了实验样机。而且马伟明院士在镜头前还极富深意的表述:“领先就领先美国”,可见该项技术的先进程度。
至于无轴泵推技术到底是什么,与传统的潜艇动力相比有何优势,这就要首先说起传统潜艇的动力系统推进原理和各国为何要重视潜艇的动力。
传统潜艇动力系统都是以动力主机---传动轴---螺旋桨构成。当主机启动后,会通过传动轴带动螺旋桨转动做功,从而推动潜艇前进。由于动力系统启动后会有很强的震动和噪音,加之还需要通过传动轴连接螺旋桨,这样就会进一步增大噪音和震动的水平。可以说,潜艇动力系统是潜艇最大的噪音和震动来源。
而潜艇又是在海底执行任务,潜艇越安静,被声呐探测发现的概率就越低,也就越安全,当然对于对手来说也就越危险。
根据测算,海洋自然背景噪声水平为100分贝,素有“大洋黑洞”之称基洛级常规潜艇为110分贝,海狼级更是达到了夸张的95分贝。这相当于低于自然海洋背景噪音,普通声呐几乎无法发现海狼级,这也是海狼级核潜艇被称为猎杀核潜艇的核潜艇的原因。
故而各国都在挖空心思将潜艇的噪音和震动水平降到最低。作为潜艇最大的噪音和震动来源,降低动力系统的噪音和震动就成为重中之重。
首先,传统潜艇会将动力舱用隔音和减震材料包裹,传动轴也会包裹减震材料。潜艇外部还铺设消声瓦,从而进一步降低潜艇噪音和震动。
核潜艇则更进一步,由于核潜艇尺寸庞大,故而其核动力舱可以进行整体式的包裹设计,通过传动轴将震动和噪音进一步降低。而螺旋桨则采用泵喷推进器,螺旋桨包裹在泵喷推进器内,极大的降低了辐射噪音,而且还可以提高航速,可谓一举两得。但缺点是技术极为复杂且体积庞大,只有排水量巨大的核潜艇才能够装备。
泵喷推进器是核潜艇对常规潜艇具有代差优势的技术,各大国都将其视为绝密技术,即便是核潜艇下水,其泵喷推进器也是被严密包裹,根本看不到内在。
泵喷推进器目前放眼世界只有美俄英法中五个国家也是五个联合国常任理事国掌握。我国目前服役的核潜艇并没有采用泵喷推进器,但是不久前曝光的辽宁葫芦岛核潜艇生产基地的卫星图片显示,我国核潜艇技术,已经从泵喷推进器直接跨代为无轴泵推技术。
要知道泵喷推进器技术已然是如此先进,无轴泵推技术更是无法形容。
首先,相比于传统的泵喷推进器技术,无轴泵推技术采用了电力直接驱动螺旋桨,也就是说主机直接通过电力带动螺旋桨,不在有传动轴,泵壳中部的环状电动机带动转子旋转,这样机械效率达到80%,比有轴推进器提高接近20%,动力更加强劲,而且相同航速下能耗更低,这样可以极大的延长潜艇的持久作战能力,降低使用成本。
其次,如上文所述,无轴泵推技术取消了传统的传动轴,这从根本上降低了潜艇噪声水平。因为潜艇的动力系统是噪声和震动的主要来源,发动机带动传动轴转动时,机械之间的磨损和耦合会产生很强的噪声和震动,而作为既是噪声和震动的产生者,也是传播者的传动轴。
它还连接着动力舱和螺旋桨,将噪声和震动扩散到潜艇的后半个艇身。而无轴泵推技术取消了传动轴,这样就从根源上消除了这一噪声和震动的产生者和传播者,极大的降低了潜艇的噪声和震动水平。
再次,由于传动轴的取消,潜艇的内部有效空间得以极大的拓展。我们以往看到的潜艇内部细节都十分拥挤,早期潜艇的艇员甚至是两个人轮流睡一张床铺,而且与其说是床铺,不如说是吊床。
即便潜艇发展到如今,其居住环境也依然不容乐观。而无轴泵推技术由于传动轴的取消,连带着包括传动轴的降噪设备、电路和机械装备一同取消,这样就极大的增加了潜艇的空间,对改善潜艇内部的居住环境,提高艇员战斗力有很大帮助。
正是由于无轴泵推技术有着如此多的优点,故而许多国家都投入巨额资金进行研究。但由于其技术极为复杂,即便是美国,也没有掌握。
无轴泵推技术之所以复杂,首先是其小型化的问题。
无轴泵推技术取消了传动轴,发动机发电,直接以电力驱动泵喷推进器。也就是说,泵喷推进器要将螺旋桨、电力传输系统等全部整合到一起,进行小型化处理,这对材料、加工工艺、结构、电机都提出了极高的要求。
其次,无轴泵推技术需要很高的可靠性。无轴泵推技术事关潜艇的动力推进,对可靠性提出了极高的要求。而集合了诸多功能的泵喷推进器,对电机、散热、控制等多方面都需要很高的技术成熟度。
我国的无轴泵推技术到底发展到何种水平?对我国核潜艇发展有何影响?
根据我国目前公开的无轴泵推技术,马伟明院士带领的团队早在数年前就已经研制出等比例缩小实验样机,而根据近日曝光的中国葫芦岛核潜艇照片显示,在船台上的新型核潜艇已经采用了无轴泵推技术,说明我国的无轴泵推技术已经进入实用阶段,无论是成熟度上还是技术可靠性上都已经十分成熟。
无轴泵推技术在我国新型核潜艇上的应用,对我国缩小与国外潜艇的技术差距有着重要意义。
众所周知,当前我国在军事各个领域都处于大规模发展阶段,尤其是以003超级航母、055万吨大驱为代表一大批新型装备,都达到了世界先进水平。唯独核潜艇,依然与国外先进技术存在较大差距。
以世界头号强国美国来说,美国海军的实力之所以独步全球,除了拥有11艘排水量10万吨级以上的超级航母外,庞大而先进的核潜艇部队也是其重要的依仗。而且美军的核潜艇技术上也十分先进,这一点我国与其差距很大。
其中在单双壳艇体、大直径艇身锻造、雷达声呐、泵喷推进器上都有着明显差距。而无轴泵推技术的突破,对我国潜艇的噪音水平、潜艇整体结构设计、潜艇动力都有着明显的推进作用。可以说,这不是弯道超车,而是换道超车。
马伟明院士带领的团队研制出的无轴泵推器样机
当然科技的发展离不开国家综合国力的支撑,正是我国近年来综合国力的不断提高,各方面基础学科的不断进步,才出现了以马伟明院士为代表的一批科技人才对我国诸如无轴泵推技术领域的不断进步与突破,这也是我国核潜艇事业持续飞速发展的根本原因。