超空泡

超空泡是一種 物理現象，當物體在水中的 運動速度超過185千米/小時后，其尾部就會形成奇異的大型水蒸氣溝，將物體與水接觸的部分包住，物體接觸的介質就由水變成了水蒸氣，由於空氣密度只有水的1/800，因而就能大幅減少物體所受阻力，物體表面會形成大型空氣泡，這就是“超空泡化現象”。這一原理的最先運用者是 前蘇聯的研究人員，其水下速度可達傳統 魚雷的3倍多。

超空泡現象很長時間一直是令造船工程師們頭痛的事，因為超空泡現象經常會在高速旋轉的螺旋槳葉片表面產生而使螺旋槳高速“空轉”從而損壞螺旋槳葉片。

超空泡潛艇的主要問題一是控制運動方向困難，二是氣泡長時間的產生。

德國正在研究開發的超空泡魚雷用變換頭部來控制運動方向，但是潛艇不太可能變換頭部。

然而 美國人宣稱已經解決控制運動方向和長時間產生氣泡這兩個問題，估計美國的潛艇是用調節氣泡噴頭的方法來操縱潛艇的航行方向。

納粹德國在二戰時製造的Henschel HS-293和HS294空對艦導彈魚雷在高速入水時已經開始利用超空泡現象來延長導彈魚雷在水中的攻擊射程。

潛艇、魚雷等水中兵器在水中跑不快是由於水的阻力作用，水的密度為空氣的800倍，所以，水阻力要比空氣阻力大800倍。這樣使得潛艇、魚雷等水中兵器在水中跑不快。但是，隨著魚雷等水下物體在水中運動速度的加快，其上所承受的水壓反而會減小，一旦水壓減小到一定程度時，與水下物體接觸的水就會汽化，形成空泡。

如果利用一定的技術手段使“氣泡”把整個航行物包裹起來，形成一種“氣體外衣”，就可使物體始終航行在自己製造的超空泡內部，從而最大限度地避免水的黏性阻力，實現高速航行。另外，超空泡現象不僅會使水的阻力大大降低，而且不會因氣泡爆裂而對水下物體表面產生衝擊。

超空泡是空泡的一種極端形式，空泡長度與物體的運動速度有關，物體能夠在自己產生的長氣泡內部以最小的阻力高速前進。此後，美國海軍水下作戰中心發現，在一定條件下，水中運動的物體的表面可實現“超空泡”。此時，水中物體運動的速度可達到50米/秒。如果採用合適的首部形狀，速度還可提高，甚至超過音速。他們設計了超空泡螺旋槳。超空泡螺旋槳的葉片表面完全被氣化的水分子所覆蓋，推進效率大大提高，葉片表面也不會受剝蝕。

“超空泡現象”的發現是一個重要發現。此後，美國海軍水下作戰中心對“超空泡現象”進行了試驗，發現在一定條件下，水中運動物體表面可實現“超空泡”，此時水中運動物體的速度可達到每秒50米，要是採用合適的首部形狀，速度還可提高，甚至超過音速。

“超空泡現象”的發現和應用，誕生了一代新概念武器—“超空泡武器”。世界上一些國家的科研人員在研究“超空泡”，進行“超空泡武器”試驗，出現了一批“超空泡武器”。

在20世紀90年代，俄羅斯科技人員研製成“暴風”魚雷。這是一種潛載高速魚雷，它是前蘇聯海軍在歷經10多年的秘密研究與發展之後，才得到成功的一種“超空泡武器”，於1997年裝備俄羅斯潛艇部隊。這是最早出現的“超空泡武器”。

超空泡炮彈是一種即將採購的直升機載武器，利用它們可以消滅水面和近水面水雷。這種平頭炮彈是利用一種改型速射炮發射的，它被設計得能夠在空氣和水中平穩航行，並且具有先進的目標定位能力。超空泡炮彈技術下一步將發展利用自適應高速水下彈藥（AHSUM，即超空泡“動能”炮彈）的全水下火炮系統。該系統裝備在潛艇、水面艦或拖曳式反水雷器的水下船體內，有流線型炮塔，通過聲納指揮。就像美國海軍通過雷達指揮的“密集陣”近程速射武器系統保護水面艦艇免遭反艦導彈攻擊一樣， AHSUM為艦艇可以構築起水下防線。

2011年8月10日，美國朱麗葉艦船系統公司正式公開了之前被美海軍專利局保密管理的“幽靈”號艦船，併發布了“幽靈”號的照片，這是迄今為止世界上第一艘對外公布的採用超空泡原理設計的艦船。該艇採用超空泡技術，可在水面上高速航行——最高速可達97千米/小時，具備雷達波隱身性能，並可攜載魚雷。

另外還有超空泡潛艇，超空泡快艇，超空泡反水雷射彈，超空泡鑽地炸彈。

實現超空泡武器最重要之處是必須有先進的控制系統和先進的推進系統。

先進的控制系統“風雪”魚雷曾被認為是不怎麼精確的武器，因為它只能直航，但是未來的超空泡裝置是可以設計成在水中機動航行的。這可以通過利用諸如尾翼之類的穿穴控制面和推力矢量系統（發動機排氣的定向噴嘴）進行控制。但是在轉彎航行時必須小心，以使魚雷保持在氣穴之內。研究人員還考慮，通過同時在兩個平面內移動或轉動頭部空泡發生器來實現偏航和俯仰機動，以及利用鴨式翼進行控制。如果控制面能夠正確的協調，超空泡航行器就可能是高度靈巧的。

當超空泡系統在低密度氣泡內進行無支援運行時，後部常常撞擊氣穴內牆，而從正常的水下航行過渡到超空泡狀態和再返回成原態，可以通過對部分氣穴進行人工通氣來實現，通過改變速度來保持和擴大氣穴。將氣體注入氣泡使之擴大並保持運動狀態，然後慢慢地減小其尺度以降低其速度，從而可以很容易地實現水下武器控制。

先進的推進系統大多數現有的和預期的自主式超空泡航行器還必須依靠火箭發動機產生所需的推力。但是常規火箭必然伴生某些嚴重的缺陷：航程有限和當深度增加時推力隨著壓力的增加而下降。前者應以一種高能量密度動力裝置技術來解決；後者可利用專門的超空泡推進螺旋槳技術來加以防止。

達到超空泡速度需要很大的能量，為實現火箭的最大航程必須燃燒有最大比推力的高密度燃料。在對多種動力裝置進行比較之後，俄羅斯專家的結論是：“只有燃燒金屬燃料（鋁、錳或鋰），並利用海水作為氧化劑與燃燒生成物的冷卻劑的高效燃氣輪機或噴氣推進系統，才是推進超空泡航行器實現最高速度的最佳途徑。據悉，賓夕法尼亞大學應用研究實驗室正在運行一種燃燒鋁的“水衝壓”系統，它是海軍水面艦艇的一種輔助動力裝置。超空泡推進螺旋槳技術試驗表明，與火箭相比較，螺旋槳葉提供的潛在推力要高20％。

世界各國對超空泡研究的內容都很廣泛。超空泡武器能夠用於對付水雷、自導魚雷、小型船舶、高速反艦導彈，甚至低空飛行的飛機和直升機，預計利用超空泡技術，還可能研製出小型超高速水面艦艇、能使整個航母戰鬥群失效的水下核導彈、以及用於潛艇戰的中程無制導摧毀性武器，因此專家認為，這些超空泡系統可能會大大改變海上作戰模式。

在某些海軍專家的描述中，大型隱身潛艇之間“貓抓老鼠”的對抗有點像空戰，小型、近程的“水下戰鬥機”從巨大的“水下航母”起飛，彼此利用高速“水下子彈”進行射擊；而超空泡武器更可能是對抗導彈防禦系統的“撒手鐧”— ——安裝核彈頭的遠程多級超空泡魚雷和導彈，能夠在海洋水下快速航行數十海里接近目標，而空基或天基的任何防禦手段對它們都無可奈何。

2014年8月31日，哈爾濱工業大學對超空泡領域進行研究的文章里，針對研製超音速潛艇所發表的聲明讓人關注。中國在建造一種超空泡潛航器的道路上又邁進了一步，這種潛航器能在兩小時內從上海駛抵美國舊金山。這種潛艇在水下或可達到音速。

俄羅斯戰略和技術分析中心專家瓦西里·卡申指出，中國在超空泡領域繼續投入相當多的資源、使用蘇聯“暴風”魚雷技術研製武器系統。中國科研工作者正在從事神話般的項目。此項工作在可預見的未來很難取得實際結果，但該項目的目標卻具有實際意義。

中國在上世紀90年代從哈薩克購買了40枚VA-111“暴風”號水下火箭。這種火箭利用的是超空泡原則，在水下的速度可以達到200節(約370公里)。