鱼雷热动力技术的发展综述

为适应未来海战的需要， 用于反舰反潜的鱼雷急 需增大其航速、 航程及航深， 因此迫切需要提高鱼雷 动力推进系统性能。对于热动力鱼雷来讲， 主要是由 推进剂、 能供系统、 发动机及推进器决定着动力推进 系统的工作性能
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国外鱼雷热动力系统的发展现状
鱼雷热动力装置主要沿着不断增大推进剂的能 提高系统的有效输出功率、 减小推进剂单位 量密度， 消耗率、 提高动力装置的比功率、 提高系统可靠性和 适应大深度工作的道路不断发展。 现代鱼雷热动力 装置在理论和技术方面已达相当高的水平 ， 而且各国 还在不断地研究和发展更适合鱼雷特点和要求的新
Table 1
Time 1866 1905 1910 1916 1952 1956 1966 1972 Country AustriaHungary Russia Russia Japan Soviet Union Soviet Union U． S． A． U． S． A． U． S． A． England 1980 ～ 1990 U． S． A． Soviet Union Sweden 1992 Russia MK50 1 ДЛТTP2000 Snowstorm 50 /2 × 104 50 /3 × 104 ， 30 /1 × 105 50 /3 × 104 200 /1 × 104
2． 1
美
国
美国以其坚实的资金和技术为后盾 ， 在热动力系 美国研制的已经服役的几种型 统研究方面独树一帜， 号鱼雷所采用的动力系统的技术指标均在世界前列 ， 服役的型号多， 向世界其他国家出口的比例大， 是世 界上热动力鱼雷的最大研制生产国 。20 世纪 60 ～ 80 1 ～ 5 型鱼雷为主， 年代， 小型鱼雷以 MK46采用 OTTOII 推进剂和凸轮式活塞发动机。 MK46 型鱼雷热 II 单组元推进剂的热动 动力系统是首先采用 OTTO力系统。该推进剂能量密度较高， 使用方便， 加上凸 轮机热动力系统重量轻， 结构紧凑简单， 安全可靠， 适 应工作环境能力强， 启动快速， 振动噪声小， 从而使小 型鱼雷 热 动 力 系 统 的 水 平 得 到 一 次 飞 跃， 尤其是 MK465 型鱼雷热动力系统在原 MK462 型的基础上 ， ， 由单速制改为双速制后 航程增加 振动噪声减小， 自 5 导性能改善， 使作战性能更进一步提高。 现 MK46型鱼雷已全面取代其他 MK46 型鱼雷。20 世纪 90
1
引
言
构造、 新机种， 如转子发动机、 斯持林发动机、 以及各 ［3 ］ 种叶片式膨胀机等 。 表 1 列举了一些热动力鱼雷及其动力装置的有 ［4 ］ 故可了解 关参数和性能 。 该表基本按年代排列， 并大致估计不同时期的 鱼雷热动力装置的发展历程， 性能水平。 （ 1 ） 热动力“旗鱼 ” 由表 1 知， 鱼雷和热动力“暴 风雪” 鱼雷 是 现 役 最 先 进 的 重 型 鱼 雷； （ 2 ） 热 动 力 MK50 鱼雷是现役最先进的轻型鱼雷； （ 3 ） 热动力鱼 Li / SF6 闭式 雷主要采用的技术是 HAP / OTTO 燃料、 循环、 金属水反应燃料和涡轮机
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鱼雷是一种技术复杂、 精度高的海军水下主战武 器。为适应未来战争中， 作战双方距离越来越远、 对 抗能力越来越强和作战环境越来越复杂的形势 ， 世界 各鱼雷研制国家在不断发展更先进的鱼雷武器 。 目 服役于世界各国海军的潜艇及水面舰艇性能大为 前， 改善， 特别是航速有了较大的提高
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Type Whitehead 1905 type 1910 type 6year type PAT52 5356 MK461 MK481 MK485 Spearfish Cruise speed / voyage kn / m 6 /640 32 /1 × 103 ， 20 /3 × 103 36 /1 × 103 25 /5 × 103 36 /8． 5 × 103 ， 27 /1． 55 × 104 600 58 ～ 68 ， 40 /1． 3 × 104 50 /8 × 103 ， 42 ～ 45 /9 × 103 50 /4． 5 × 104 60 /4． 6 × 104 55 ～ 70 /4 × 104 Working medium Compressed air Kerosene + air Kerosene + air + water Kerosene + air + water Slow burning double base propellant Kerosene + oxygen + water OTTOII OTTOII OTTOII + HAP OTTOII + HAP Lithium + sulfur hexafluoride Kerosene + peroxide Diesel + peroxide Mgbased metalwater propellant Engine type V double cylinder reciprocating machine Star four cylinder reciprocating machine Star four cylinder reciprocating machine Star four cylinder reciprocating machine Solid rocket engine Horizontal double cylinder reciprocating machine Cam piston engine Wobbleplate piston engine Wobbleplate piston engine Turbine engine Closed cycle steamturbine engine Turbine engine Semiclosed cycle cam piston engine Water ramjet rocket engine
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随着大型水面舰艇编队和潜艇性能的提高 ， 对鱼 雷的战术技术指标提出了更高的要求。 而作为鱼雷 武器心脏的动力系统对鱼雷的战术技术指标的高低 起着重要的作用， 所以世界上各主要鱼雷生产国均投 入大量的人力和物力对鱼雷动力系统进行研究 。 从鱼雷总体考虑， 要求其动力系统体积小、 比功
0120 ； 修订日期： 20110523 。 收稿日期： 2011mail： zpf_86@ 126. com 作者简介： 陈 兵 （ 1970 —） ，男，本科，工程师，研究领域为导弹总体技术 。E-
1 1 兵 ，张鹏峰 ，郭
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昆
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（ 1． 海装天津局，天津 300061 ； 2． 中国航天科工集团三十一研究所 ，北京 100074 ） 摘 要： 概括地介绍目前世界上各国的先进鱼雷热动力系统以及发展前景 ， 根据鱼雷总体对热动力系统的要
求，从推进剂、发动机以及减振降噪三个方面总结了鱼雷热动力系统的研究特点 。 关键词： 鱼雷热动力系统 ； 推进剂 ； 发动机 ； 减振降噪 中图分类号： TK241 文献标识码： A 4055 （ 2011 ） 03044704 文章编号： 1001-
Review of the development in torpedo thermal power technologies
CHEN Bing1 ，ZHANG Pengfeng1 ，GUO Kun2
（ 1． Naval Equipment Dept． of Tianjin Office，Tianjin 300061 ，China； 2． The 31st Research Inst． of CASIC，Beijing 100074 ，China） Abstract ： The current advanced torpedo thermal power systems over the world are summarized and the development trend is also concluded． The research characteristic of torpedo thermal power system is presented in three aspects of propellant，engine，vibration reduction and noise lowering． The key technique in design of torpedo thermal device is concluded． Key words： Torpedo thermal power system； Propellant； Engine； Vibration reduction and noise lowering
现这些要求的首选方案。 所以各海军强国均投入巨 资进行研究， 并已取得了丰硕的成果， 其战术技术指 标已达到相当高的水平。 下面就几个主要鱼雷生产 国在这些方面的研制情况介绍如下 。
Performance development of the torpedo thermal power technologies
2011 年 448 推 进 技 术
wenku.baidu.com
率大、 噪声低、 工作时间长、 能在水下 5 ～ 1 km 深度范 围内多级变速工作， 发动机功率在 400 kW 以上， 有 的甚至高 达 900 kW 或 更 高， 这样可使鱼雷速度达 50 kn以上， 有的甚至达 70 kn 或更高， 鱼雷的航程达 50 km 以上， 要达到以上这些指标， 热动力系统是实
推 进 技 术 2011 年 6 月 Jun. 2011 JOURNAL OF PROPULSION TECHNOLOGY Vol. 32 No. 3 第 32 卷 第 3 期
鱼雷热动力技术的发展综述
陈
449 第 32 卷 第 3 期 鱼雷热动力技术的发展综述 II 单 组 元 推 进 剂， 高。该 系 统 仍 然 采 用 OTTOMK48ADCAP 型为三速制， 最高航速 55 kn， 最大航程 46 km（ 混合速制） ， 航深 900 m。目前， 美国正在研制 能对抗高速舰船目标的价格低廉的大型鱼雷用热动 ［6 ］ 力系统 。 2． 2 俄罗斯 俄罗斯也是鱼雷热动力系统研制的主要国家 ， 其 水平与美国相当。 从 20 世纪 30 年代起前苏联就开 始其研制工作， 每一时期产品的性能都可与美国的相 39 ， 5356 ， 5357 ， 5365 K， 媲美。它先后研制了 53以 及 65 型鱼雷热动力系统和一些情况不详的热动力系 统。目前已装备部队的 65 型热动力鱼雷是其代表 长 12 m， 是真正的超 作。该型号鱼雷口径 650 mm， 。 ， 大型鱼雷 其航速为三速制 最高速度达 50 kn， 最远 100 km ， 、 HTP （ H O ） 、 航程达 采用煤油 海水三组元 2 2 推进剂和开式循环涡轮机动力系统 ， 是反航母的专用 鱼雷， 也是目前世界上威力最大的鱼雷 。除舰装鱼雷 外， 俄罗斯的 A3 空投鱼雷和 A4 鱼雷采用固体推进 使鱼雷速度 剂和水反应推进剂及涡轮泵喷水发动机 ， 航程达 3． 5 km 和 5 km。此外俄罗 达 65 kn 和 80 kn， 斯已研制成功航速达 200 kn 的重型高速鱼雷。鱼雷 上装有两套发动机系统， 第一套为固体火箭发动机， 作为初始阶段加速使用， 第二套为镁加海水的水冲压 式发动机。俄罗斯也曾对闭式循环热动力系统进行 ［7 ］ 过充分的研究， 采用的推进剂为水反应推进剂 。 2． 3 英 国 英国在研制大型热动力系统鱼雷方面可以说是 独辟蹊径， 经过 10 多年的努力， 研制成功了当前世界 （ Spearfish ） 鱼雷的热动力系 上最先进的用于“矛鱼 ” 统。目前该鱼雷已装备部队。 该鱼雷在浅深度时最 高航速可达 70 kn， 最远航程 40 km 以上， 最大航深达 900 m， II， HAP， 双速制， 采用 OTTO海水三组元推进 剂和开式循环燃气涡轮机动力系统， 据估计， 其主机 功率可达 900 kW 以上。 一般情况下开式循环的燃 气涡轮机动力系统抗背压能力较差 ， 即对背压的变化 较为敏感， 这给控制和调节带来较大难度， 但“矛鱼 ” 的工作深度可达 900 m 以上， 说明它已很好地解决了 这一难题， 从而使大型鱼雷动力系统在大范围的深度 变化情况下能可靠正常工作， 为开式循环涡轮机动力 系统的应用打开了一个广阔的应用前景。 英国也曾 研究过闭式循环动力系统 2． 4 瑞 典
年代服役的 MK50 鱼雷是继 MK46 系列鱼雷后开发 出的新一代的小型鱼雷。该鱼雷采用 Li 和 SF6 为推 使鱼雷在工作期间不 进剂以及闭式循环涡轮机系统， 向外排放任何工质， 工作状态不受海水背压的影响， 没有航迹和排气噪声。 同时在动力系统的结构上布 局更合理， 采用了很多新技术、 新工艺和新材料， 使鱼 雷热动力系统的水平又上了一个新台阶 。 据报道， MK50 的 航 速 最 高 可 达 55 kn， 双速制航程约为 20 km， 航深大于 1 km， 这是目前世界上服役的最先 进的小型鱼雷。大型鱼雷热动力系统的研制与小型 鱼雷基本上是同步进行的， 以 MK48 系列为主， 先后 0 型 ～ MK48ADCAP 型鱼雷和相应的 研制了从 MK48热动力系统， 经过比较、 筛选， 目前大部分服役的为 MK483 型和 MK48ADCAP 型。由于 MK46 型所采用 的凸轮式活塞发动机不适于重型鱼雷的热动力系统 ， 美国在 MK48 型系列重型鱼雷上成功地研制了摆盘 式活塞发动机， 使鱼雷动力系统性能又一次大幅度提