超空泡技术
超空泡形状计算及相关试验研究
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动和下一个运动无关，而仅与物体通过所研究的空 泡截面的那一个时刻的空泡内外的压差、体的尺寸 （ 沾湿部分最大截面半径） 、速度、阻力有关。 例如，已知 .$ 时刻体的速度 /$ 、阻力 0$ ，空泡 内外压差，可以利用公式 （ $$ ） 、 （ $! ）来计算， 其中 0$ ( ，" . ! # )（ * + ,"） （ $& ） 1# 1 " /$ " " 体的运动愈接近直线匀速，原理的描述就愈精 (! #
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超空泡减阻技术简介
超空泡减阻技术简介超空泡是一种物理现象，当物体在水中的运动速度超过185千米/小时后，其尾部就会形成奇异的大型水蒸气沟，将物体与水接触的部分包住，物体接触的介质就由水变成了空气，由于空气密度只有水的1/800，因而就能大幅减少物体所受阻力，物体表面会形成大型空气泡，这就是“超空泡化现象”。
超空泡技术就是在艇体表面和水之间产生一个气体空腔，因此减小了阻力，增大了艇的航速。
超空泡现象很长时间一直是令造船工程师们头痛的事，因为超空泡现象经常会在高速旋转的螺旋桨叶片表面产生而使螺旋桨高速“空转”从而损坏螺旋桨叶片。
超空泡技术概述当航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近的水因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分或全部表面的超空泡。
形成超空泡之后，航行体将在气体中航行，由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的850倍，因此，超空泡技术的应用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小，从而使鱼雷等大尺度水下航行体的速度提高到100m/s的量级，使水下射弹等小尺度水下航行体的航速提高到1000m/s的量级。
超空泡发展过程当航行体在流体中高速运动时，航行体表面的流体压力就会降低，当航行体的速度增加到某一临界值时，流体的压力将达到汽化压，此时流体就会发生相变，由液相转变为汽相,这就是空化现象。
随着航行体速度的不断增加，空化现象沿着航行体表面不断后移、扩大、进而发展成超空化。
其发展过程一般可以分为四个状态：游离型空泡、云状空泡、片状空泡和超空泡。
超空泡形成方法超空泡分为自然超空泡和通气超空泡两种，形成超空泡一般有三种途径：1）提高航行体的速度；2）降低流场压力；3）在低速情况下，利用人工通气的方法增加空泡内部压力。
前两种方法形成的为自然超空泡，最后一种方法所得到的就是所谓的通气超空泡。
现有的减阻技术脊装表面减阻，微气泡减阻，复合材料减阻，超空泡减阻技术。
而水下超空泡武器是一种新概念武器，基于这种新概念、新原理设计的水下超空泡武器，其运动速度极高，且不受水声对抗器材的干扰，从而大大提高了水下武器的突防能力。
超空泡鱼雷技术特点分析
个无量纲数，其表达式
的形状并不考虑重力和航行体头部变化对超空泡 流场的影响，所以空泡流相对于航行体是轴对称 的。实际上，受这 2 种因素影响，空泡形状会产
生畸变，自然空泡和充气空泡均是如此，图 3 为 超空泡变形示意图 O
y
自然空泡数
通气空泡数
σv
= 2(po
- Pv);:ρ 民
(1 )
(2)
σc = 2(po -Pc);: 民 ρ
式中 :p。为环境压力， Po
=Patm
+ ρgH ， Patm 为大
气压 ， H 为鱼雷绝对深度 ;P 为液体饱和蒸汽压
力 ， Pv=2350 Pa (20°C); Pc 为空泡内压力;ρ
为水的密度;几为来流速度。
3
超空泡形成机理及特点
水下航行体向前运动，推开元运动(静止)
(a) 航行体头部影响
(b) 重力影响
近年来 ， Dzielski
J , Kamada R , Kirschner I
图 1 超空泡流场示意图
N 等人在超空泡航行体的控制、弹道优化等方面
也做了相关研究工作 [44] ，并取得一定成果 O
2
超空泡鱼雷新术语
由于超空泡鱼雷的运动特性既不同于导弹，
说，空泡流场具有一定的大小和形态。从图 不 1
中图分类号: TJ630.1 文献标识码:A 文章编号: 1673-1948 (2007) 05-0001-04
Analysis of Technical Features of Supercavitating Torpedoes
WANGGαi-di
(The 705 Research Institute , China Shipbuilding Industry Corporation , Xi' an 710075 , China)
超空泡技术与实现
超空泡技术与实现发布时间：2022-06-17T07:36:20.568Z 来源：《中国科技信息》2022年第2月第4期作者：冯志超[导读] 本文综合介绍了空泡理论,空泡技术研究的现状冯志超北方华安工业集团有限公司黑龙江 161046摘要:本文综合介绍了空泡理论,空泡技术研究的现状，介绍了空化的基本原理、超空泡概念、形态及其减阻机理，分析了超空泡的形成机理和特点。
给出了超空泡的不同实现方法，及不同实现方法下的空化状态的不同。
关键字：空泡超空泡空化通气空化超空泡航行器1引言2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。
据报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高速鱼雷的试验有关。
在这次事故以后，俄罗斯领先的超空泡技术展现在我们面前。
“暴风”鱼雷是俄罗斯成熟的超空泡高速鱼雷，它长8290mm，直径533mm，质量2697kg，头部装有空化器，靠火箭动力推进，水下行进速度达到230节。
俄正在研制速度可达500节的新型超高速鱼雷，这就是第二代“暴风”鱼雷，传言其速度可达720km/h以上[1]。
2空化理论及超空泡概念液体绕物体快速运动时压力会下降，这一规律瑞典科学家伯努利在1895年就发现了，这就是今天流体动力学上的“伯努利定律”。
如果不考虑重力的影响，那么根据伯努利定理可知，当航行体在流体中运动时，航行体表面的局部流体压力就会降低，当水下运动物体表面的压力降到接近该温度下水的饱和蒸汽压力时，该局部的水将被汽化并形成汽泡。
当航行体的速度增加到某一临界值时，物液界面上有许多点的压力会降低到汽化压，并出现若干小而分散的汽泡，由液相转变为汽相;当压力升高，这些小气泡又将迅速溃灭，这个过程称为空化现象[2]。
目前,在理论界,对所有空化现象的基本描述都是一致的,通常用空化数σ和压力系数来定义空泡的空化程度和压力分布。
3空泡阶段的划分国外在水翼空化系列实验中，观察水翼空泡的各个状态特征，计算出相应得空泡数，以此来作为划分空泡阶段的依据。
超空泡减阻技术简介详解
超空泡技术概述
当航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近 的水因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分或全部 表面的超空泡。形成超空泡之后，航行体将在气体中航 行，由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻 力的850倍，因此，超空泡技术的应用可以使水下航行体 的摩擦阻力大幅减小，从而使鱼雷等大尺度水下航行体 的速度提高到100M/S的量级，使水下射弹等小尺度水下 航行体的航速提高到1000M/S的量级
自然超空泡与通气超空泡区别
需要指出的是虽然通气空泡由超空泡、附着空泡到游移空泡的溃灭 过程与生成过程类似，但是两者并非可逆的，溃灭过程与生成过 程相比存在滞后效应。如上所述，当局部空泡转变为超空泡时存 在某一临界空泡数，与之相对应存在某一临界通气量。所谓滞后 效应是指生成过程中形成超空泡所需的临界通气量大于溃灭过程 中超空泡消失时的临界通气量。滞后效应的形成原因可能与通气 超空泡产生的自激振有关。
现有的减阻技术
• 脊装表面减阻 起源于仿生学对鲨鱼等鱼类表皮的研究，通过在研究对象外表 面加工具有一定形状尺寸的脊状结构，就能达到很好的减阻效 果。根据脊状结构的分布规律与流体流速方向的不同，该减阻 方法又可分为随性波表面减阻和沟槽表面减阻。 • 微气泡减阻 微气泡减阻是通过某种方式在壁面形成一层薄的微气泡与流体 的混合层，改变边界层的内部结构，亦即改变近壁区流体流动 的运动学和动力学特性，达到降低摩擦阻力的目的。 • 复合材料减阻 当流体流经疏水表面时产生了壁面滑移，使得边界面上的速度 梯度减小，从而减小了边界上的剪切力；由于边界面上的速度 梯度减小，推迟了层流附着面流态的转变，使得附着面的层流 流态更加稳定，也使得层流边界层的厚度增加；同时疏水表面 微凸柱间的流体剖面形状证实了确实存在无剪切空气-水面。
浅析超空泡水中兵器的发展现状与趋势
［ 参 考 文献 】
【 １ 】詹 姆 斯 ・博 曼 ． 公 共协 商 ：多元主 义 、复杂性 与民主［ Ｍ】 ． 黄 相怀译 ． 北京 ： 中央编 译出版 社 ， ２ ０ ０ ６． 【 ２ 】张 凤 阳 ． 在 “ 民主 ”与 “ 共 和 ” 之 间一 一 关 于 现 代 西 方 政 制 模式 的一 项逻 辑分 析… ． 南京 大学学 报 ，２ ０ ０ ６． ［ ３ 】埃 莉诺 ・奥斯 特 罗姆 ． 公 共事物 的 治理之道 ：集体 行动制 度 的演 进［ ＭＪ ． 上海 ：上海 三联 书店 ，２ ０ ０ ０．
英 国也 在 发 展超 空 泡 武器 ， 目前 巳开 发 出非 制 导高 速 水下 武 器 ，采用 火 箭推 进 和燃 气 涡轮 机推 进 ，但无 法 与俄 罗斯 相 比 。 ４ 超 空泡水 中兵器发 展趋势 超 空 泡 水 中 兵 器 既 可 以 潜 艇 或 水 面 舰 艇 为 平 台 ，又 可 以 飞 机 为 平 台 ，既 可作 为 攻势 武 器 ，又 可作 为 防御 武 器 ，我 们至 少可 从 以 下 四个 方 面来 开 发 超空 泡水 中兵器 。 ４． １ 超空泡水 雷武器 开 发 超 空 泡 水 雷 武 器 的 关 键 技 术 是 如 何 利 用 火 箭 发 动 机 排 出 的 ［ ２ 】 文森特 ・ 奥斯特 罗姆 ． 美国公共 行政的思想危机［ Ｍ】 ． 上海 ：
试 图 使用 超 空 泡射 弹反 水 雷 。
３ ． ２ 美 国着力推进 超 空泡 炮弹 ．鱼雷新 计划 在 高速水 中兵器 的开 发方 面 ，美 国采取 了不 同的途 径 ，即从弹 形设 计 上 找出 路 ，设计 了高速 反 水雷 射 弹 。这 种射 弹 是美 国 “ 机
超空泡技术的应用现状和发展趋势
一、超空泡技术的定义超空泡技术是一种利用超临界流体制备空心微球或空心纳米纤维的高新技术。
超空泡技术是指将超临界流体作为溶剂，通过控制超临界流体的温度、压力等条件来溶解、包裹和定向凝聚材料，制备出空心微球或空心纳米纤维。
多年来，超空泡技术已广泛应用于药物传递、能源储存、材料科学等领域，取得了显著的进展。
二、超空泡技术在药物传递领域的应用1. 提高药物的生物利用度利用超空泡技术可以将药物包裹在空心微球中，通过控制微球的壁厚、孔隙度等参数，可以提高药物的生物利用度，延长药物的释放时间，减少药物的不良反应。
2. 控制药物的释放行为超空泡技术制备的空心微球具有较大的比表面积和孔隙结构，可以通过调控微球的结构来控制药物的释放行为，实现药物的定向释放，提高药效。
3. 提高药物的稳定性超空泡技术制备的空心微球和纳米纤维具有较好的稳定性，可以包裹和保护易氧化、易降解的药物，提高药物的稳定性，延长药物的保存期限。
三、超空泡技术在能源储存领域的应用1. 制备锂离子电池正负极材料超空泡技术可以制备具有高表面积、均匀分布孔隙结构的锂离子电池正负极材料，提高了材料的电化学性能和循环稳定性。
2. 制备超级电容器电极材料采用超空泡技术可以制备具有高比表面积、均匀孔隙结构的超级电容器电极材料，提高了电极材料的比电容和循环寿命。
3. 制备储能材料超空泡技术可以制备高性能的储能材料，用于太阳能、风能等可再生能源的储存和释放，为新能源的发展提供了重要支持。
四、超空泡技术在材料科学领域的应用1. 制备轻质复合材料超空泡技术可以制备轻质、高强度的复合材料，具有广泛的应用前景，特别适用于航空航天、汽车制造等领域。
2. 制备抗菌材料超空泡技术可以制备高效抗菌材料，具有广泛的应用前景，可用于医疗器械、食品包装等领域。
3. 制备光学材料超空泡技术可以制备高透明、高折射率的光学材料，用于制备光学器件、光电器件等领域。
五、超空泡技术的发展趋势1. 多功能复合材料的开发超空泡技术已经成功制备了多种功能的复合材料，未来将进一步开发具有多功能性能的复合材料，满足不同领域的需求。
超空泡技术及其在水中兵器中的应用研究
的空泡贯通区 ， 称为片状空泡。一般当空化数小于０ ． １ 后， 片状空泡将覆盖绕流物体的大部分表面， 形成了超
空泡 。 超空泡主要分为 ： 自然超空泡 、 通气超空泡。前者
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的形态特性很大程度上决定了产生空泡的难易程度及 控 制程 度 。 当空化数一定时， 空化器直径增大时， 空泡的长度 和直径相应增大 ， 然而流体阻力系数值是 随空化器形
态改变而变化的； 因此在空化数和空化器直径不变时 。 可 以设计一种形态可变的空化器 ， 通过控制空化器形 态来改变阻力系数值 ， 进而控制超空泡的形态变化 。
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依靠提高航行体的速度或是 降低环境压强生成 ， 空泡 内压强等于液体的饱和蒸汽压 。后者依靠人工通气增 加 空泡 内压 强生 成 ， 此 时 空泡 内压 强不再 恒定 ， 而是 随 着通 气 压强 的变 化而 变化 。 ２ 超 空 泡水 中兵 器 的基本 结构 超空泡水中兵器是 ２ Ｏ 世纪末出现的 ， 是用超空泡 减阻技术发展的新型水下超高速武器 ； 它在水下能 以 超高速接近 目标 ， 作战效能大大提高， 因而受到各国广 泛重 视 。 目前 世界 各 国正在 研 制 的超 空 泡鱼水 雷装 置 主要 包括 以下部件 １ ： １ ） 空化器。内部装有传感器 ， 主要功 能是诱导生成空泡， 提供升力和姿态控制 ， 可影响航行 体的阻力 ， 海水可以通过空化器上的孔道进入航行体 内部 。２ ） 通气管 口。通过通气管 口 使空泡伸长 ， 并覆 盖航行体整个表面 ， 以降低航行体在水 中的阻力 。３ ） 导引系统 。安装有微型传感器 ， 可进行先进的信号处 理、 波形优化 、 收发声纳信 号 。４ ） 推进及通气 系统 。 可采用水反应推进系统 ， 对航行体进行推力矢量控制 ， 同时利用喷嘴喷射气体以稳定空泡的形态 。５ ） 控 制 尾翼 。大部分表面穿过空泡壁而暴露在水 中， 提供航 行体尾部升力 、 滚转 、 姿态控制。 ３ 超 空泡水 中兵器 的关 键技 术 世界各 国对超空泡水中兵器投入了大量 的资金精 力， 研发超空泡发生系统 、 航行体水 下控制 和制导技 术、 推进系统技术改进等一系列关键技术 ， 若其一旦得 到突破 ， 超 空泡 水 中兵器 必将 得到 很大 拓展 。
超空泡射弹尾拍问题研究进展报告
超空泡射弹尾拍问题研究进展报告超空泡射弹尾拍问题研究进展报告尾拍作为一种重要的推进方式，在许多领域中发挥着关键的作用，如船舶、水下机器人、潜艇等。
近年来，超空泡射弹尾拍问题得到了越来越多的关注和研究，本文将从理论和实验两个方面探讨此问题的进展。
理论研究方面，研究者们主要关注尾拍对射弹飞行稳定性的影响以及优化尾拍结构的方法。
射弹飞行过程中，受到气流、飞行速度等多种因素的影响，不同的尾拍结构会对飞行稳定性产生影响。
研究表明，尾翼面积越大，所产生的扭矩越大，可以提高射弹的稳定性。
此外，尾翼的弧度和角度也对飞行稳定性产生影响，弧度越小、角度越大效果越佳。
研究者采用数值模拟和风洞实验等方法验证了上述理论，并提出了优化尾拍结构的建议。
实验研究方面，研究者们利用可控荧光颗粒和高速摄像等技术对射弹尾拍进行了研究。
利用可控荧光颗粒可以在射弹飞行过程中追踪颗粒的运动轨迹，从而观察尾拍对流体运动的影响。
研究者们发现，射弹的尾拍会形成涡旋，产生类似于鱼游时形成的涡流。
高速摄像机可以捕捉到射弹尾拍运动的形态和变化过程，从而更加直观地观察和分析射弹尾拍的运动规律。
总的来说，超空泡射弹尾拍问题的研究进展较为明显，尾拍结构优化和飞行稳定性分析等方面有了较为深入的理论研究和实验验证。
但是，目前的研究还存在一些不足之处，如对尾拍材料、柔性结构等方面的研究不够深入，且实验数据的稳定性和精度还有待提高。
未来需要在此基础上进行更加深入的研究，为超空泡射弹应用推进技术提供更加可靠的理论和实验依据。
在超空泡射弹尾拍问题的研究中，研究者们需要获取大量的相关数据进行分析。
以下列举出一些与射弹尾拍相关的数据，并进行分析。
1. 尾翼面积：尾翼的面积是影响射弹稳定性的重要因素之一，可以由尾翼长度和宽度计算得出。
研究表明，尾翼面积越大，所产生的扭矩越大，可以提高射弹的稳定性。
此外，尾翼面积也直接影响尾翼所产生的阻力和升力。
2. 尾翼弧度和角度：尾翼的弧度和角度也是影响射弹稳定性的重要因素。
美国研究超空泡高速水下运输艇
定超空泡技术用于执行未来海岸 任务 的高速 水下运 输艇 的可行 性。
经过一系列小尺寸模型试验 之后, 将生产用于海上试验的缩 比模型, 其比例介于实物的 1 / 4 ~ 1 / 2之间。在海上试验时, 缩 比模型必 须达 到 185km / h 的最 大 速 度, 并 以 此 速 度 航 行 10 m in, 而且能够进行 30∀转弯, 转弯时的速度损失不超过 10% 。 计划结束时必须可靠验证大尺寸 演示模型, 以便证明超空泡水下 运输艇在高速航行时是可控的。
超空泡概念早在几十年前就 已出现, 但过去只是用于直径为 分米级的鱼雷武器。例如, 早在 20世纪 80年代, 苏联就研制 出 暴风雪鱼雷, 据推测其航速可达 到 370 km / h。
国防高级研究计划局的 水 下快车 !计划与超空泡武器无 关, 而是一种直径达 2. 43 m、质 量为 60 t的超空泡水下运输艇。 要求这种运输艇能够下潜到 6 m 深度, 以 185 km / h 的速度持 续 航行, 用来运送高价值物资和作 战小分队。研究的最终目的是确
通用 动力 电 船公 司 总裁 表 示, 超空泡技术前景广阔, 在美 国海军水下武器应用方面具有很 大的潜力。
丛敏
飞航导弹 2007年第 6期
# 35#
两家竞争公司的官员均表示 有信心有能力迎接该计划提出的 严峻技术挑战。通用动力电船公 司负责人表示, 该公司在海军潜 艇和水下作战系统研制方面具有 悠久的历史。公司拥有一个专家 小组, 其中包括水下快车计划的 首席工程师, 他在过去数十年间 一直从事超空泡技术的研究。诺 # 格公司项目负责人也表示, 该 公司近 年来也 在研究 超空 泡技 术, 生产了多种水下航行器, 包 括遥控水雷搜索系统。该公司还 生产了一种长度约为 20 m 的先 进海陆空混合分队运输系统, 这 是一种尺寸类似于水下快车的小 型潜艇。不过, 由于技术和经费 问题, 该计划已被取消。
SUPERCAV——一种高速超空泡反潜战导弹
导弹大观图１空射ＳＵＰＥＲＣＡＶ超空泡反潜作战概念系统结合在一起，为舰队提供近期技术验证能力（见图１）。
２ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器为了实现这个目的，洛马公司、阿连特技术系统公司和海军水下作战中心（以下简称ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队）采用了一种渐近式／螺旋开发方法。
他们采用成熟的技术降低研制风险和成本，具体做法是，基于有翼锥形空化器阵列和改进的垂直发射阿斯洛克反潜导弹（目前正在美国舰队服役）的推力矢量固体火箭发动机建立一种新颖的验证器方案（见图２）。
根据洛马公司进行的初步子系统试验，海军水下作战中心模拟了这种航行器的构型，拟定了一个高速（超过２００ｋｎ）制导与控制先期技术验证（ＡＴＣ）计划。
通过采用由现有硬件（目前存放于海军武库中）改造的部件，并且针对终端用户提出的最苛刻的验证要求——水下高速制导的工作性能——ｓｕＰＥＲｃＡＶ团队希望达到以下目的：尽可能降低研制成本，缩短使这种新的高速制导能力过渡到使用所需的时间。
ＳＵＰＥＲＣＡＶ团队提出利用现有硬件和现成的基础设施（通过改进垂直发射阿斯洛克武器系统）满足试验航行器推进系统和飞行控制系统的要求。
洛马公司在其子承包商阿连特技术系统公司的帮助下，评估了现用燃气发生器对空泡通气系统的必要性以及备选推进剂对延长火箭发动机燃烧时间的可能性。
由于采用现成的推进系统和通气系统（包括垂直发射阿斯洛克导弹的装备架和飞行试验设施），因而只需要利用新开发的硬件制造ＳＵＰＥＲ－ＣＡＶ验证器的前体，即前部三分之一，因此，大大简化了ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器的设计工作。
同样，超空泡基础研究的过渡工作也进展顺利，从而可以确定最佳阵列空化器构型和制导算法。
海军水下作战中心设计并制造了一个锥形阵列空化器样机，有可能成为ＳＵＰＥＲＣＡＶ验证器新前体的关键部件。
这个锥形阵列空化器样机采用新型３－１复合材料，用于增强结构整体性和阵列的元件密度。
该部件在海军水下作战中心的声学水槽设备中进行了静态试验，结果表明，所采用的建模假设和制造方法对于具有飞行能力的系统是可行的。
未来海战的杀手锏新概念武器之超高速_超空泡_反鱼雷鱼雷武器
人们在科幻读物和科幻电影中常常会看到这样一些可怖的情景：死光、电火、射束等神秘杀手会使敌手的导弹、火炮、火箭等在瞬间化为灰烬；狂风巨浪、天崩地裂等凶险天象会使敌手的庞大舰队立马陷于万劫而不复的境地；瘟疫、声响等无孔不入的死神会使敌手的千军万马在不知不觉中横尸遍野；而微生物、病毒等看不见的幽灵又会使敌手先进的战斗机群在数秒之间变成一堆废钢烂铁……。
随着现代军事科学技术的发展，又有谁敢说这些神话般的、乍听起来似乎是痴人说梦的战争场面不会展现在世人面前呢？近３０年来，以美国为代表的世界军事大国在继续完善其核武库的同时，又纷纷投入巨资，殚精竭虑地竞相开发一些足以翻江倒海、惊天动地的杀手锏式武器，以图实现其独步海洋、独霸世界的目的。
可以想象，这类新概念兵器一旦投入使用，战争（包括海、陆、空、天、电五维战场）的场面将更加惊心动魄，战争的样式将发生根本性的变化，整个军事领域必将出现一场人类历史上真正意义的革命。
［ 超高速武器 ］所谓超高速（又称高超声速、极超声速、极速）武器，系指飞行速度超过５马赫的作战飞机、导弹、炮弹等一类的有翼或无翼飞行体。
超高速武器虽称不上是一种纯粹的新概念武器，但其大大超过声速的飞行速度和闪电般攻击目标的能力却被军事科学界视为飞行技术的又一次革命和现役超声速武器的重大突破，它将更能适应未来高节奏、非接触战场的需要，成为当之无愧的空中超级杀手。
飞得更快、更远、更高，是人类有史以来一直锲而不舍的追求。
自人类于上世纪初叶实现有动力持续飞行以来，飞行体的速度一直在不断得到提高。
１９６４年，美国ＳＲ－７１高空侦察机创下了３．２马赫的飞行速度纪录；之后不久，美国航天局的Ｘ－１５试验机用火箭助推方式又创下了５．３马赫以上的极速飞行纪录。
在这之后的３０多年里，限于工程和技术上的原因，高超声速飞行技术的研究一直停滞不前。
９０年代中期，以超燃冲压发动机技术为标志的超速飞行技术研究终于获得重大突破，超高速武器随之进入先期技术开发阶段。
超空泡鱼雷特点及作战使用分析
超空泡鱼雷特点及作战使用分析
邹玉博 周淇 成方达 海军潜艇学院学员三队 ２６６０７１
摘 要 介绍了超空泡鱼雷的性能特点，从鱼雷使 用方式、主要作战用途、影响鱼雷命中概 率的相关因素三方面分析了超空泡鱼雷的 作战使用问Байду номын сангаас。 关键词 超空泡鱼雷；作战使用；命中概率
研人员针对现役超空泡鱼雷无自导功能的 致命弱点，将超空泡技术的研究转向小 型、快速、机动的发展方向上，也将目标 锁定在对抗鱼雷上。
3.3 影响超空泡鱼雷命中概率的主要 因素
通过对有关资料的分析，得到相关因 素对超空泡鱼雷命中概率的影响：
在其他相关因素相同的条件下，目标 速度对鱼雷命中概率的影响非常有限，以 至于可以忽略。因为超空泡鱼雷具有的 200kn 的超高速度，使得鱼雷在攻击时可 以忽略目标在速度上的任何变化，无论是 采用单雷射击，还是双雷或三雷齐射，在 其他设定相同的情况下，目标速度的变化 对鱼雷命中概率的影响始终在 1 个百分点 之内，这使得目标依靠机动来规避鱼雷攻 击的几率大为减小。
据称，俄罗斯已成功研制出装有制导 系统超空泡鱼雷，这种鱼雷航程和速度都 有较大提高，可以根据需要减速航行进行
目标搜索和捕获，发现目标再高速攻 击。而一旦这种鱼雷大规模服役，将对 未来海战样式产生难以估量的影响。
作者简介 ［１］梁蔚华（译）．应用超空泡突破水下 推进速度屏障［Ｊ］．鱼雷技术．２００１．９ （３）． ［２］赵正业，等．直航鱼雷扇面齐射命中 概率及最优散角［Ｊ］．潜艇学术研究． ２００１． ［３］王改娣．超空泡鱼雷技术特点分析［Ｊ］． 鱼雷技术．２００７，１５（５）． ［４］张静远．鱼雷作战使用与作战能力分 析［Ｍ］．北京：国防工业出版社．２００５． ［５］艾文松，潘逊，张江，张静远．超空 泡鱼雷效能评估及作战使用分析［Ｊ］．水 中兵器．２００９（２）． 作者简介 邹玉博（１ ９ ８ ４ －），男，海军潜艇学院军 事运筹学专业硕士研究生。
超空泡射弹研究综述
总第166期2008年第4期 舰船电子工程Shi p Electr onic Engineering Vol .28No .4 13 超空泡射弹研究综述3魏 平1) 侯 健1) 杨 柯2)(海军工程大学兵器工程系1) 武汉 430033)(海军驻郑州地区军事代表室2) 郑州 450052)摘 要 对国内外超空泡射弹研究现状进行综述。
介绍国外超空泡射弹研究历程,阐述超空泡射弹研究建立的各种模型,总结超空泡射弹数值计算和实验研究成果,最后对超空泡技术领域的研究方向进行展望。
关键词 超空泡;射弹;综述中图分类号 T V131.2Summ ary of Sup ercav itating Projectile ResearchesW ei P ing 1) H ou J ian 1) Y an g K e1)(D ept .of W eapon Engineering,N aval U niversity of Enginee ring 1),W uhan 430033)(M ilita ry Rep rehensive O ff ice of N avy S tationed in Z hengzhou R egi on 2),Zhengzhou 450052)A b s tra c t The current st a tus of supercavitaing proj ec til e are su mm arized in t his paper .The p rocess of fore i gn supercavi 2t a ing p rojectile research a re introduced .The m ode ls of supercavitaing projec tile a re review ed .A nd the results of si m ulation and experi m ent about supe rcavitaing p rojectile are su mm arized .A t the end,furt her research topics in t he supercavitaing projec tile f ild a re suggested .Ke y w o rd s supe rcavita tion,proj ec til e,summ ary C l a s s N um be r TV 131.21 引言超空泡技术是一种可以使水下高速运动航行体获得90%减阻量的革命性减阻方法。
超空泡技术的应用现状和发展趋势
4 超空泡鱼雷工作原理
4. 1 超空泡鱼雷结构与组成 从 1995年和 1999年阿布扎比国际防务展览会
上俄罗斯展出的“风雪 ”鱼雷的示意图和照片来看 , 一般的超空泡鱼雷可以分为以下几个子系统 :通气 装置 , 空化器 , 导引系统 , 控制和推进系统 [ 9 ] , 如 图 1所示.
其中 , 通气装置是通过充入一定量的气体使空 泡延伸至航行体表 ; 空化器是空泡起始处 , 直接影
5 关键技术和解决方案
超空泡技术是 20世纪末出现的一种全新高速 武器技术 , 已被广泛应用在水中兵器系统的研制 中. 然而由于超空泡技术是一项复杂的综合的应用 技术 , 涉及多个学科领域 , 因此无论是初始概念的 研究还是武器系统的集成都存在着一系列亟待突破 的关键技术. 5. 1 超空泡的实现途径
2 国内外研究概况
超空泡武器是 20世纪末出现的一种全新水下 高速武器 , 其巨大的减阻前景受到了西方国家的高 度重视 , 俄 、美 、德 、法等国很早就开始这方面的 研究工作.
俄罗斯非常重视超空泡武器的研究工作 ,前苏 联的乌克兰流体力学研究所于 1960年就开始研制 超空泡鱼雷. 20世纪 70年代中期 , 俄罗斯设计出第 一代超空泡火箭推进鱼雷 , 并于 1997年装备部队. 俄罗斯的“风雪 ”超空泡鱼雷是目前已知的超空泡 武器. 这种鱼雷长 8. 23 米 , 重 2 697 公斤 , 最大速 度可以达到 100m / s, 超过通常鱼雷速度的 3～5倍. 据悉 , 俄罗斯目前试验研制的第二代“风雪 ”超空泡 鱼雷采用发动机推力矢量控制 , 具有较强的机动 性 , 并利用发动机燃气回流头部进行超空泡补气 , 速度可以达到 200m / s, 射程可以达到 100km.
[作者简介 ] 杨莉 , 博士研究生. [收稿日期 ] 2006205220
超空泡原理
超空泡原理超空泡原理是一种利用超空泡技术来实现液体的混合和分离的新型方法。
超空泡是一种微小的气泡，其直径小于100微米，通常在10-50微米之间。
超空泡在液体中具有较长的生存周期，能够在液体中形成稳定的分散体系。
超空泡原理的应用领域非常广泛，涉及化工、生物医药、食品、环保等多个领域。
超空泡原理的核心是利用超空泡在液体中的特殊性质，实现对液体的混合和分离。
在超空泡技术中，通过适当的方法将气体注入到液体中，形成微小的气泡。
这些微小的气泡具有较长的寿命，能够在液体中形成稳定的分散相。
利用超空泡原理，可以实现对液体的快速混合和分离，提高反应效率，降低能耗，减少废液排放。
在化工领域，超空泡原理被广泛应用于液-液、气-液、固-液相的混合和分离过程中。
例如，在化工生产中，常常需要将两种不相溶的液体进行混合，传统的机械搅拌方法存在能耗高、混合不均匀等问题。
而利用超空泡原理，可以通过气泡在液体中的传质和传热作用，实现对两种不相溶液体的快速混合，提高混合效率，降低能耗。
在生物医药领域，超空泡原理被应用于药物的制备和传递过程中。
利用超空泡原理，可以实现对药物的高效混合和传递，提高药物的生物利用度，降低药物的剂量，减轻药物对人体的不良反应。
此外，超空泡原理还可以用于细胞的分离和培养过程中，提高细胞的存活率和生长速度。
在食品领域，超空泡原理被应用于食品的加工和保存过程中。
利用超空泡原理，可以实现对食品中的油脂、色素、香料等成分的快速混合和分离，提高食品的口感和品质，延长食品的保鲜期。
在环保领域，超空泡原理被应用于水处理和废液处理过程中。
利用超空泡原理，可以实现对水中悬浮物和溶解物的快速分离，提高水的净化效率，降低废液的排放量，减少对环境的污染。
总的来说，超空泡原理作为一种新型的液体混合和分离技术，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。
随着科学技术的不断发展，超空泡原理必将在更多的领域得到应用，为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
超空泡射弹技术探讨
( 上接第 70页 )
4 结
语
导弹发射时, 排导系统箱内气流流动对箱内设施 及导弹发射环境具有重要影响。在导弹运动过程中 , 高速燃气射流会将冷空气引射入排导系统 , 从而大大 降低排导系统内的 气体温度, 改善了 导弹发射热环 境。掌握导弹发射过程中排导系统内高速燃气射流 引射现象的机理后, 可以利用燃气射流的引射作用 , 尽可能早地将冷空气引射入排导系统 , 从而改善排导
雷、 水雷等水下目标进行硬杀伤 , 形成水中弹幕来提 高命中概率和毁伤概率。超空泡炮弹在水中形成超 空泡, 降低阻力 , 保持高动 能水下穿行 , 有效摧毁鱼 雷、 水雷。以达到保护舰艇的目的。该系统有可伸缩 的水下炮塔, 使用小型转管炮 , 发射动能弹药对舰艇 提供近程水下防御。火控部分需要对水中目标进行 精确的搜索、 跟踪、 定位 , 指引火炮射击 , 摧毁目标。
5 关键技术分析
对超空泡射弹武器而言, 舰艇、 潜艇对水中目标 的远距离探测定位技术、 超空泡弹药技术等都是关键 技术。 5 1 超空泡武器制导 由于超空泡火炮攻击的是水下目标, 因此 , 区别 于传统的雷达火控系统 , 舰载超空泡炮弹必须由激光 照射来 搜索和 跟踪目 标。美 国快 速机 载扫雷 系统 ( RAM ICS) 采用的是 AES 1激光雷达 ( 激光红外探测 与测距仪器 ) 来定位和瞄准水雷, 潜载超空泡火炮需 要使用声呐对目标进行精确的跟踪定位。目标的搜 索主要依靠多波束主动搜索声呐 , 对目标的精确勘测 和分类定位则要靠侧扫分类声呐。
(郑州机电工程研究所, 河南 郑州 450015) 摘 要:
简要分析了舰艇水下防御的现状 , 指出了舰艇在防御 鱼雷攻击 时存在的问 题 , 通 过对目 前世界 各国
超空泡技术的研究现状分析 , 论述了超空泡射 弹技术 的应用 , 介绍 了系统 的组成 及功能 , 对武 器制导、 超 空泡弹 药等 关键技术进行了分析探 讨。
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超空泡技术概述
当航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近的水 因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分或全部表面的超空 泡。 形成超空泡之后，航行体将在气体中航行，由于航行体在水中 的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的 850 倍，超空泡技术的应 用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小，从而使鱼雷等大尺 度水下航行体的速度提高到 100m/s 的量级，使水下射弹等小 尺度水下航行体的航速提高到1000m/s的量级
超空泡减阻技术
空化器设计技术 通气控制技术
超空泡数值模拟技术 等……….
空化器设计技术
空化器是超空泡试验模型中最重要的组成部分。它一方 面在模型头部的流场中产生一个较大的负压峰值，使空泡易 于发生，另一方面非流线形的空化器一旦产生空泡, 空泡便 总是起始于空化器的最大圆周处 , 有利于获得稳定和确定的 空泡形态。传统的典型空化器主要是圆盘或圆锥空化器。
自然超空泡形态特性
弹体入水时速度最大，空泡数最小，超空泡稍微滞后达到最 大尺寸；随着速度逐渐降低，空泡数逐渐增大，超空泡的尺 寸逐渐减小；当弹体速度降低到较小值时，超空泡的边界逐 渐模糊、蜕化为局部空泡；速度继续降低，则空泡进一步剥 离溃灭气泡融入尾流，直至消失。
通气超空泡形态特性
通气开始时在空化器后形成一个有大量气泡组成的游移型空泡，当通 气量足够大以至气泡密度达到某一临界值时，游移型空泡转变为椭球 形的附着空泡，在附着空泡内部可以看到剧烈的回注射流向前发展并 与通入的气体相互作用形成雾状多相流区域，使得附着空泡看上去比 较混浊。继续增加通气量使得通气空泡数降低到某一阀值后，空泡长 度和厚度突然明显增加，由混浊的局部空泡转变为覆盖模型大部分表 面的透明的超空泡。
圆盘空化器
圆锥空化器
新型空化器
通气控制技术
在水洞试验研究中，靠提高流体的速度和降低工作段压力来 降低空泡数使空化器自身产生超空泡很难实现，必须辅以向 局部空泡内通气的方式来增加空泡内压力，从而降低空泡数 形成通气超空泡。目前采用人工通气的方法生成超空泡已经 成为一种非常有效的方法，并被广泛应用于水洞中对超空泡 的试验研究。实际上，对于超空泡航行体，在低速时需要利 用通气超空泡的减阻特性使其加速至自然超空泡能够维持减 阻的状态，在高速段由于要对超空泡得形态特性和动力特性 进行控制，也可以采用通气进行控制。
“暴风”鱼雷是一种超空泡 鱼雷，雷体长度8.23米，直 径533毫米，重量2600千克， 战斗部装药250千克，航速 200节，航程15000米，最大 深度400米（图中左侧）。
超空泡鱼雷基本构造
• 空化器。内部装有传感器，空化器的主 要功能是诱导生成空泡，提供升力和姿 态控制，可影响航行体的阻力，海水可 以通过空化器上的孔道进入航行体内部 ； • 通气管口。通过人工通气使空泡伸长并 覆盖航行体表面以降低阻力； • 导引系统。安装有微型传感器，可以进 行先进的信号处理、波形优化，收发声 纳信号； • 推进及通气系统。可能采用水反应推进 系统，对航行体进行推力矢量控制，利 用喷嘴喷射气体以稳定空泡的形态；
当物体在大气中飞行速度到达或者接近音速时，会出现 一种被称为”蒸汽圆锥”的物理现象， 也称“音障”。
那么，当环境改变成水时，会发生什么？
超 空 泡 技 术
讲解+制作：XIAO
超空泡中的基本概念
• 超空泡现象概述
• 超空泡发展过程
• 超空泡形成方法 • 超空泡减阻技术
空化概念
液体绕物体快速运动时压力会下降，这一规律瑞 典科学家伯努利在1895年就发现了，即今天流体 动力学上的“伯努利定律”。随着速度的增加， 当液体压力等于水蒸气压力时，液体便由水相变 为气相，形成水蒸气。空泡会使水流发生畸变， 从而损失水泵、涡轮水翼和推进器的使用效率， 还可能导致强冲击波的出现，引起金属面的腐蚀 。舰船设计师经常要与制造麻烦的空泡打交道， 试图避免出现空泡现象，如将船体设计成流线型 等。
• 控制尾翼。大部分表面穿过空泡壁面， 提供航行体尾部升力、滚转及姿态控制 。尾翼处还可能有海水入口以及制导导 线阻技术简介： /view/946e5ec8d4d0 ～90千米/时，不到超空泡鱼雷 速度的三分之一。
水翼表面产生的空泡形态
超空泡形成方法
超空泡分为自然超空泡和通气超空泡两种，形 成超空泡一般有三种途径：
1）提高航行体的速度 2）降低流场压力 3）在低速情况下，利用人工通气的方法增加空泡内 部压力。前两种方法形成的为自然超空泡，最后一 种方法所得到的就是所谓的通气超空泡。