中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

科技     2021年06月03日

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超10年,這種高科技有多強?

我們都知道,核潛艇一直被譽為黑暗中的使者,它能悄無聲息地出現在海洋里的任何一個角落,想定位到他們的位置更是難上加難,但是你知道嗎?曾經中國的核潛艇噪聲堪比煙花爆竹,被嘲笑是「海底拖拉機」,這樣的帽子,我們今天準備摘掉了!

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

核潛艇是依靠核動力行駛的戰略性武器,是海基核力量的最強大載體。有人說一艘核潛艇就可以毀滅整個世界,這個說法一點都不假。一直以來,核潛艇領域都是西方列強的天下,直到二十世紀七十年代,中國的「長征一號」下水,成了全球第五個擁有核潛艇的國家。不過當時中國的核潛艇動力不足,噪聲大,在實戰方面生存能力不高。

核潛艇研究的重點主要是隱蔽性,速度,還有殺傷力。在海洋這個大背景的掩蓋下,核潛艇容易屏蔽各類探測信號,然而也是因為海洋這個大背景,噪音更容易被傳播,如果沒有辦法將核潛艇的噪音減少到接近海洋背景噪聲的程度,一旦被敵軍提前偵察定位出來就容易陷入被動。

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核潛艇的噪聲來源主要是用發動機做成的推進器。早期的核潛艇推進器採用傳統螺旋槳推進,螺旋槳在水中轉動後由於葉片前後產生壓力差推進潛艇前進,這樣的推進原理簡單粗暴,但是噪音巨大,為了解決這個問題,美國人設計了「七葉大側斜螺旋槳」,七片槳葉是非對稱的,不容易產生共振,噪音小,產生的氣泡比較少。目前螺旋槳推進裝置依然是世界上大部分艦艇的主要推進方式,但是核潛艇的消噪之路還在繼續。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?
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冷戰後期,美國人發明了有軸泵推技術,與傳統螺旋槳推進裝置相比原理類似,也是需要主機和轉動軸牽引螺旋槳來發力,只不過在螺旋槳外面加上一層類似「保護罩」的導流管,可以讓噪音比「七葉大側斜螺旋槳」還低15分貝,高速的時候降噪效果更明顯。但這樣的設計,推進器軸系與原動機之間還存在著不可消除的震動,其發出的低頻線譜噪聲依然可能被遍布大洋的海底聲納監聽網察覺。目前美國,英國,法國,俄羅斯的新一代核潛艇都有標配的軸泵推技術,中國在這塊相對還比較落後,如果我們僅僅追隨有軸泵推來作為研究終點,那麼隨著探測技術的發展,我們可能研發出來之後就馬上落後。我們需要的可能不是模仿,而是要彎道超車。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?
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有一句話叫做魔高一丈道高一尺,通過有軸泵推技術,核潛艇的噪音大大下降,但是勘測技術也在發展,有軸泵推已經快抵擋不住高尖端探測儀器的掃描。我們需要全新的技術來實現突圍,於是「無軸泵推」技術應運而生,將是下一代核潛艇發動機的趨勢。中國工程院院士、海軍工程大學電力電子研究所所長馬偉明院士爆料,中國的無軸泵推技術研究已經走在世界前面,領先美國10年以上,並且已經在實際應用階段了。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?
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那麼什麼是無軸泵推?對於核潛艇的動力噪音和震動最大的根源就是驅動軸,不剷除驅動軸,無論如何優化零部件的結構和製作工藝,都沒有辦法達到接近「靜音」的效果。無軸泵推推進裝置,就是讓動力輸出模式簡化為電動機-螺旋槳的結構模式,簡單地說,就是讓電動機直接填充在螺旋槳外周,帶動環體轉動,中間則是空心的狀態。沒有驅動軸之後,發動機噪音大幅度降低,大大提升了核潛艇的生存能力。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

其實影響核潛艇工作的重要因素除了技術之外,還有一點是人在秘密空間中的耐受極限。我們知道核潛艇裡面的工作人員在海底的工作時間極限就是三個月,核潛艇空間密閉,走道只容許一個人的身位通過,最大的空間就是駕駛室。工作人員在這樣壓抑的環境中,只能靠聊聊天來緩解抑鬱,但是最終還是難以抵禦消沉的狀態,一定要回到陸地調整。無軸泵推技術的應用,除了能夠降低噪音,還可以騰出核潛艇內部安放轉動軸的空間,釋放出的空間可以大大改善工作人員的生活環境,也有可能增加工作人員在海洋環境中的工作時間,從而提高核潛艇的工作周期。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?
中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

美國也在研究「無軸泵推」,但是由於他們技術還不夠成熟,沒有辦法讓「無軸泵推」承擔大型核潛艇的主要動力裝置,只是輔助的推進裝置,例如美國的「維吉尼亞」核潛艇就是用無軸泵推裝置作為輔助推進器。我國想要達到的效果就是讓無軸泵推直接能夠作為核潛艇的主要動力裝置,馬偉明院士團隊已經攻克了大功率無軸泵推的大部分技術難關,並且即將運用到新一代核潛艇。媒體紛紛推測可能中國最新型的核潛艇095就是要裝載無軸泵推動力,如果一切順利的話,095核潛艇必然可以躋身世界前列,「海底拖拉機」的名號終究會被摘除。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?
中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

軸心旋轉帶動的螺旋槳在常人眼裡總會有一些不安全的恐懼,所以戴森公司的吹風機把發動機隱藏起來,設計了看不見葉片的安全吹風機。但是隱藏不是根本辦法,無軸泵推直接把轉動軸隱藏起來,除了應用在核潛艇,未來的發展空間還有很多。比如可能會出現看不見螺旋槳的直升飛機,直升飛機頂部就一個被隱蔽起來的環形動力區域,在你的頭上安靜地飛過。如果應用在客機上,內部的空間被釋放,乘客就可以不再感覺擁擠,大大提升飛行體驗。

中國無軸泵推技術是美國惡夢?技術反超多年,這種科技有多強?

技術的發展離不開國力的支持,當美國的無軸泵推研究卡在「錢」的困擾之中,我們已經發揮大國的優勢,將這一技術發展到極致,我們有信心未來中國海基核力量將會衝到世界第一!如果覺得我講得不錯記得關注我!