簡(jiǎn)要科普一下魚(yú)雷的推進(jìn)方式
注:本篇可以配合本人前篇有關(guān)魚(yú)雷的一起閱讀

魚(yú)雷作為水下自動(dòng)前行的自爆兵器,其最重要的結(jié)構(gòu)自然是能夠讓它在水下高速前進(jìn)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在本篇里,我們就來(lái)認(rèn)識(shí)一下常見(jiàn)的魚(yú)雷動(dòng)力結(jié)構(gòu)。

1、壓縮空氣魚(yú)雷

在19世紀(jì)中期,隨著鐵甲艦的運(yùn)用,靠著水面艦炮擊沉擁有厚重裝甲的水面艦艇難度越來(lái)越大。為此,各國(guó)海軍開(kāi)始重視對(duì)船體水下結(jié)構(gòu)的破壞力,在19世紀(jì)60年代,美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)中,雙方均采用水雷封鎖敵人海岸,并且重創(chuàng)了很多軍艦。受此影響,奧匈帝國(guó)海軍想到了一個(gè)法子——設(shè)計(jì)一款能夠水下航行的水雷。于是,他們委托懷特海德(Whitehead,直譯“白頭”)開(kāi)發(fā)一款此類(lèi)兵器。懷特海德不負(fù)眾望,1866年設(shè)計(jì)完成首個(gè)能夠穩(wěn)定在水下航行的自爆兵器,命名為torpedo。
這種早期的魚(yú)雷原理非常簡(jiǎn)單:一個(gè)高壓氣瓶推動(dòng)一個(gè)活塞發(fā)動(dòng)機(jī),也被稱(chēng)為“冷驅(qū)動(dòng)”魚(yú)雷。這種魚(yú)雷射程通常低于800米,早期速度不足10節(jié),1894年美國(guó)引進(jìn)的whitehead MKI使用了改進(jìn)的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī),速度提升到26節(jié),這樣它便比一些“撞擊巡洋艦”更有了一些實(shí)用價(jià)值。
2、壓縮空氣+燃料活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)

1900年前后,針對(duì)壓縮空氣魚(yú)雷射程過(guò)短,彈頭威力不足的問(wèn)題,各國(guó)海軍開(kāi)始了新一輪研發(fā)過(guò)程。這一階段誕生的壓縮氣體助燃的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)魚(yú)雷,一直到1980年代都是各國(guó)主戰(zhàn)的魚(yú)雷型號(hào)。
為了增強(qiáng)推力,從1907年開(kāi)始,所有的水下內(nèi)燃機(jī)魚(yú)雷都基本上采用wet-heater結(jié)構(gòu),即燃燒室點(diǎn)火后噴入液態(tài)水,冷卻氣缸同時(shí)產(chǎn)生更多氣體,以充分利用熱能推進(jìn)魚(yú)雷。



3.氧氣+wet-heater發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)
由于壓縮空氣推動(dòng)的魚(yú)雷航行時(shí),壓縮空氣中不可燃燒的氮?dú)鈺?huì)直接排出,在水中流出一排氣泡,可能會(huì)提前暴露自己。所以為了解決該問(wèn)題,英國(guó)、日本、蘇聯(lián)都先后采用了壓縮氧氣/過(guò)氧化氫魚(yú)雷來(lái)解決該問(wèn)題。但由于含氧材料危害很大,所以在庫(kù)爾斯克災(zāi)難后,各國(guó)基本不再采用此類(lèi)魚(yú)雷。



4、OTTO II燃料斜盤(pán)式發(fā)動(dòng)機(jī):

針對(duì)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的弱點(diǎn),美國(guó)1959年啟動(dòng)了新一代核潛艇魚(yú)雷研發(fā)計(jì)劃。該計(jì)劃歷時(shí)15年,消耗了65億美元(當(dāng)時(shí)企業(yè)號(hào)航母才5億美元),其成果就是大名鼎鼎的“萬(wàn)用魚(yú)雷”MK-48.它是世界上第一種采用線導(dǎo)、泵噴、單一組分燃料(OTTOII)斜盤(pán)式發(fā)動(dòng)機(jī)(不過(guò)第一款使用該燃料是MK-46魚(yú)雷)、主被動(dòng)復(fù)合制導(dǎo)的深水(大于800米潛深)多用途魚(yú)雷。在1988年造價(jià)就高達(dá)360萬(wàn)美元(當(dāng)時(shí)F-16C是1200萬(wàn)美元)。
Otto?fuel?II是1,2丙二醇二硝酸酯(占76%),鄰硝基二苯胺(0.5%)和葵二酸二丁酯(23.5%)構(gòu)成的推進(jìn)劑,該燃料可以直接點(diǎn)火,無(wú)需外加氧化劑。不過(guò),由于該反應(yīng)為負(fù)氧平衡,燃料利用率不高,后來(lái)進(jìn)一步修改為HAP輔助氧化的三組元推進(jìn)劑,即由HAP(高氯酸羥銨)為輔助氧化劑,海水為冷卻劑配合OTTO II燃料運(yùn)作的模式,使得重量功率密度大幅提高40%,體積能量密度提升66%,且反應(yīng)產(chǎn)物90%可溶于水,攻擊水面艦艇也不會(huì)被發(fā)現(xiàn)。目前該燃料已經(jīng)成為世界最流行的熱動(dòng)力魚(yú)雷燃料。
5.渦輪內(nèi)燃機(jī)魚(yú)雷

既然水下熱動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)可以采用活塞發(fā)動(dòng)機(jī),那么采用渦輪機(jī)也是完全可以的。早在1911年,美國(guó)Bliss-Leavitt Mark 7魚(yú)雷就采用了濕式渦輪機(jī)推進(jìn)模式。但是由于渦輪機(jī)成本較高,生產(chǎn)不易,一直以來(lái)使用量并不多。目前已經(jīng)停產(chǎn)的旗魚(yú)式魚(yú)雷算是一個(gè)比較典型的型號(hào)。該魚(yú)雷速度可達(dá)60節(jié)航速,是世界上最快的反潛魚(yú)雷。

6.火箭動(dòng)力魚(yú)雷
火箭由于攜帶氧化劑,所以在解決密封的情況下可以在水下點(diǎn)火。當(dāng)然,如果采用鈉這種遇水自燃的金屬,則可以制成鈉火箭魚(yú)雷。這種魚(yú)雷前蘇聯(lián)發(fā)展較多。


7、電動(dòng)魚(yú)雷
電動(dòng)魚(yú)雷是非熱動(dòng)力魚(yú)雷中目前最流行的選擇。電動(dòng)魚(yú)雷噪音低,不產(chǎn)生氣泡,且不涉及到復(fù)雜的水下排氣過(guò)程,因此成本較為低廉。早在1918年,德國(guó)海軍就針對(duì)熱動(dòng)力魚(yú)雷的氣泡問(wèn)題開(kāi)發(fā)了電動(dòng)魚(yú)雷,二戰(zhàn)德國(guó)g7e和美國(guó)逆向工程的MK-18都是產(chǎn)量過(guò)萬(wàn)的電動(dòng)魚(yú)雷。



