超空泡技术：高速鱼雷

鱼雷是海军重要的反舰、反潜武器，具有隐蔽性好、命中率高、杀伤力大等特点，素有“水下导弹”之称。在两次世界大战中，交战方共发射鱼雷近5万枚，击沉舰艇2598艘之多，可谓战绩赫赫。“二战”后，美苏之间进行全球争霸，竞相发展“独树一帜”的高新技术武器。美国海军制海力量一直以航母为主，而苏联则倚恃数量优势的潜艇。为此，美国人“苦练内功”，在鱼雷技术上拔得头筹，对苏联规模庞大的潜艇群构成了巨大威胁。为有效形成对美航母的反制能力，苏联“超空泡鱼雷”——“暴风”应运而生。“超空泡鱼雷”——“暴风”于1977年投入使用，速度每小时可达200节，相当于当时美制鱼雷速度的4倍。任何航母或大型舰艇一旦遭遇“暴风”，必遭厄运。从此，成为美国及北约的一大“心病”。最近，伊朗军演试射的“超空泡鱼雷”更使美海军“心病”加重。专家认为，“超空泡鱼雷”对封锁波斯湾和霍尔木兹海峡水域将起到重要作用，直接威慑美航母编队。这对长期依赖航母在中东地区“作威作福”的美国海军，无疑是伤口撒盐，“心病”岂有不加重之理。

美国作为世界上海军军事力量最强大的国家，拥有MK系列等先进自导鱼雷，为何如此惧怕“超空泡鱼雷”？原因就在于“超空泡鱼雷”拥有超强的技术、战术性能，具有三大“靓点”：一是“速度快”。“超空泡鱼雷”采用了“超空泡”+“高推力”的技术。所谓“超空泡”，是指物体在水中高速运动时产生的物理现象。当物体在水中的运动速度超过50米/秒后，其后部就会形成水蒸气气泡，从而产生“超空泡”流体—机械效应。通过一定的技术手段使“超空泡”现象产生的“气泡”把鱼雷体包裹起来，形成一种“气体外衣”，使鱼雷体始终航行在自己制造的“超空泡”内部，最大限度地避免了水的黏性阻力（这种阻力大约是空气阻力的1000倍），从而使鱼雷达到100米/秒的速度。对于航母等大型水面舰艇来说，由于体形巨大、机动动作较为迟缓，在“超空泡鱼雷”那闪电般的速度前，根本无法做出任何有效的规避。所谓“高推力”，据俄罗斯“暴风”的有关数据，“超空泡鱼雷”配备两台发动机，一台是固体火箭发动机，另一台是金属水燃料喷水式涡轮发动机。固体火箭发动机先点火，实施双平面程序控制，将鱼雷导致攻击深度，然后启动另一台发动机，以超高速直航弹道攻击目标，发射深度为10～150米，攻击深度可在4～400米范围内。二是“打击狠”。由于速度快，“超空泡鱼雷”的动能十分强大，加上“超空泡”技术对鱼雷体本身的结构强度要求很高，这样就使“超空泡鱼雷”的雷体几乎就像一个钢铁炮弹一样，即使不安装战斗部也能对目标船体造成严重伤害。如果再携带有高效能的爆破弹头，对航母将有更加巨大杀伤作用。三是“抗干扰能力强”。“超空泡鱼雷”采用无自导、直航攻击弹道设计，大大区别于当前流行的自导技术鱼雷，具有很强的抗干扰能力，美国目前的所有针对鱼雷自导装置设计的鱼雷防御系统及干扰器材，对它都无法构成威胁。

“超空泡鱼雷”虽然具有速度快、打击狠等“靓点”，但也存在着一些天生的弱点：一是机动变轨能力弱。“超空泡鱼雷”在“超空泡”中的特殊运动方式能对声音产生较大的阻碍和屏蔽作用，并且火箭发动机噪声巨大，致使“超空泡鱼雷”无法使用声自导装置，只能采用直航式攻击。这样，就为敌手对它进行有效拦截、规避提供了可能。二是射程较近。据伊朗公布的数据，军演中试射的“超空泡鱼雷”航程仅5000米左右。随着先进声呐系统的使用及舰载直升机的配合作战，潜艇及大型水面舰艇探测、监视、搜索能力得到了空前提高。试想，要想在如此短的距离上对对方潜艇及大型水面舰艇实施攻击，而又不被先进的探测系统发现，无论是“最优异”的航空力量、世界上“最安静”的潜艇还是最具有隐身能力的鱼雷快艇都难以做到！

针对如此弱点，“超空泡鱼雷”何去何从呢？专家们分析预测，“超空泡鱼雷”将会朝着更加“快、远、准、狠、深”的方向发展。一是更快。虽然目前“超空泡鱼雷”以100米/秒的速度称为最快的鱼雷，但它仍有发展的潜力。据美国海军进行的一项技术试验显示，利用“超空泡”现象，鱼雷等水下航行器的航速最高能够达到堪称“恐怖”的3011节（约1549米/秒），大大超过标准状态下的水中音速。二是更远。现在普通水雷的航程大都在20千米以上，美国的MK-48ADCAP鱼雷更是达到了50千米的最大航程，相比之下，“超空泡鱼雷”的区区5千米（俄罗斯最新“暴风”航程8千米）实在是太近了。但它完全可通过燃料更替提高航程。三是更准。由于目前的“超空泡鱼雷”没有目标识别装置，也没有自导装置，在途中改变航道的机动能力有限，因此发射前必须精确锁定目标，这样就大大影响了作战效能。可以想见，在现今的信息化条件下，“超空泡鱼雷”必将会朝着具有精确制导、遥控探测能力的方向发展。四是更狠。虽然“超空泡鱼雷”的高速运动能产生强大的动能从而对大型水面舰艇进行一定程度的杀伤，但它的攻击能力仍可增强，未来将会朝着爆炸装药方向发展，甚至是核装药，这样就可以进一步增强威慑、震慑能力。五是更深。目前，以俄罗斯“暴风”鱼雷为代表的“超空泡鱼雷”工作深度为400米，对超过400米的水下航行器将无能为力，与普通型鱼雷的工作深度相比小得多，同样以美国的MK-48ADCAP鱼雷为例，其最大攻击深度达800米，所以“超空泡鱼雷”在“深度”上仍大有发展空间。

要解决以上这些问题，关键是发展以下几项关键技术：（1）超空泡发生系统，下一代的超空泡武器具有更加灵活的气泡发生系统。该系统将能够使超空泡武器系统在超空泡状态和正常状态中转换，更新气体包络的状态，通过减少空泡尺寸达到“刹车”或加速目的。（2）导弹水下控制和制导技术，第一代的俄罗斯“暴风”超空泡鱼雷由于没有制导，所以它不比子弹具备更多的机动性。超空泡武器系统的进一步发展要求超空泡系统前部配有刺穿空泡壁的翼或“矢量推力”系统，如能够提供超空泡武器机动能力的火箭喷管。然而，由于超空泡武器系统上的压力确实很大，以致在机动过程中存在的任何制导错误都将使超空泡武器撞击气穴内墙，造成武器系统的毁坏。因此超空泡武器系统必须具有一个实时的控制系统，实时探测到武器撞击气穴内墙的情况并及时调整超空泡武器的弹道。（3）推进系统技术改进，推进系统是另一个技术瓶颈。常规火箭发动机在水中具有两大严重的技术缺陷：航程有限和当深度增加时推力随着压力的增加而下降。增大航程可用一种高能量密度的动力装置技术来解决；而推力随着压力的增加而下降问题可利用专门的超空泡推进螺旋桨技术来加以解决。俄罗斯正在研究下一代超空泡武器的动力装置，即通过燃烧如铝、锰或锂这样的金属燃料，并利用海水作为氧化剂与燃烧生成物的冷却剂的高效燃气轮机或喷气推进系统。俄罗斯专家认为铝是较好的推进剂，因为它价格相对便宜，易于控制并且能够燃烧到10600℃。但问题是铝必须是铝粉状，否则将产生氧化层导致无法燃烧。目前俄罗斯研制出带有铝金属固体水冲压发动机，其比冲比普通火箭发动机可提高2.5～3倍。美国宾夕法尼亚大学应用研究实验室也正在运行一种燃烧铝的“水冲压”系统。采用冲压发动机将铝粉注入水涡流中，涡流高速地旋转将铝粒子碾磨在一起并去掉覆盖在铝粒子上的惰性氧化层，使其剧烈燃烧。铝粉燃烧产生的流注能够从火箭喷管中喷出产生推力或推动螺旋桨的涡轮机。推进螺旋桨的试验表明，螺旋桨提供的潜在推力要比火箭推力高20%。涡轮转子推力系统的两种方案已经通过了试验。一种是采用一个单独的超空泡航行体螺旋桨，另一种方案是采用一对反向旋转的航行体螺旋桨。

当前，世界军事强国都在加大对“超空泡”武器的研究，而且领域极为广泛。可以预见，未来的“超空泡”武器将能够用于对付水雷、自导鱼雷、小型船舶、高速反舰导弹，甚至低空飞行的飞机和直升机；利用超空泡技术，还可能研制出小型超高速水面舰艇、能使整个航母战斗群失效的水下核导弹，等等。如美国研制的RAMICS系统超空泡射弹是美国首次将超空泡技术用于武器系统，RAMICS近程武器系统超空泡射弹是一种直升机机载武器，利用它可以消灭水面和近水面水雷。它是平头炮弹，可由一种改型速射炮发射，可以在空气和水中平稳航行。射弹除具有穿透目标的功能外，还释放出一种反应强烈、非炸弹锂高氯酸盐氧化剂，使水雷炸弹迅速燃烧。此外，美军已经利用“超空泡”原理研制出了新型钻地炸弹，比以前最厉害的同类武器钻地深9倍以上。