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魚雷的動力系統有幾種?是如何發展的,有什麼優缺點?

1866年,英國工程師羅伯特·懷特黑德發明了第一枚實用魚雷,在此後的一百多年裡,魚雷成了海戰中最重要的武器之一。二戰期間,死于魚雷之手的航空母艦就有17艘之多,還有戰列艦、驅逐艦、商船等無數冤魂。

它專門攻擊艦艇薄弱的水下部分,一枚重型魚雷就能将3000噸大型軍艦攔腰折斷,成了各國海軍既避之不及,又趨之若鹜的殺手锏。

1、最早的魚雷使用壓縮空氣發動機,驅動螺旋槳前進,速度很慢,射程很短,隻有640米。此後,魚雷動力系統經過了數代發展。

2、20世紀初,魚雷進入熱動力時代。熱動力魚雷采用開式、半開式或閉式循環發動機,将化學能源通過燃燒轉化成機械能。

熱動力魚雷發動機有活塞式、渦輪式、燃氣輪機、火箭發動機等等。美國現役主力 Mk48 Mod 5重型魚雷,就采用半閉式循環的擺盤活塞發動機,最大航速55節,最大航程46千米。

▲Mk48 重型魚雷

活塞式發動機又分為往複式、凸輪式、周轉斜盤/擺盤式等等。

魚雷在水下運動,不能從周邊獲得氧氣,所以要自己攜帶氧化劑、還原劑,就像火箭在太空中飛行要攜帶氧化劑一樣。魚雷熱動力發動機先進與否主要看推進劑的能量密度高低。

早期的熱動力發動機使用酒精、煤油+壓縮空氣燃料,能量密度很低,比能量隻有0.197Wh/kg。後來,推進劑飛速發展,從煤油+氧氣、煤油+過氧化氫、煤油+硝酸,一直到現在廣泛使用的奧托II及其組合燃料,比能量已經達到470 Wh/kg,比最初提高了2300多倍。

熱動力魚雷的優點是:航程大、航速快、噪聲也大,但同時因為開式、半開式循環與外界工質交換,所以會産生明顯的航迹,不利于隐蔽。

3、除了熱動力魚雷,推動螺旋槳的還有電動魚雷。

電動魚雷,采用電池組推進,和電動自行車原理差不多,但電池性能好很多。從早期的鉛酸電池、镉鎳電池,一路到銀鋅電池、鎂/氯化銀海水電池、鎂/銅海水電池、鋁/氧化銀電池,能量密度迅速增加,已達到100~150 Wh/kg,但從數據上看仍不如熱動力魚雷強悍。

意大利和法國聯合開發的MU90魚雷,采用無級變速的單轉永磁無刷電機,最高航速50節,最大航程25千米,已經接近優秀熱動力魚雷的性能指标。

電動魚雷不受海水背壓影響,潛深大,無航迹,噪音低,但航程短、航速低,正好與熱動力魚雷相反。

4、此外,還有不用螺旋槳推進的噴射式魚雷,一種是噴氣的,一種是噴水的。

著名的俄羅斯“暴風雪”超空泡魚雷,使用火箭發動機,鎂基金屬水反應燃料,最高航速達到驚人的200節,但航程隻有10千米左右。和風漫談原創,禁止抄襲。

5、而最新推動螺旋槳的,還有俄羅斯剛剛公布的 “波塞冬(Poseidon)”核動力魚雷。

它用液态金屬反應堆驅動螺旋槳前進,擁有無限航程,可在水下潛伏數十天,航程1萬公裡,可攜帶核彈頭,是真正的戰略級武器,名副其實的“海神”。

雖然現在的魚雷,因射程太短被反艦導彈搶去了主角光環。但随着先進燃料和發動機的不斷發展,未來擁有超遠射程和自主導航能力的魚雷仍将是軍艦、潛艇的噩夢,甚至有可能讓水下重型裝甲重新回歸呢。

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