說(shuō)起艦船的無(wú)軸推進(jìn)器，大家肯定最容易想到的就是潛艇的無(wú)軸泵噴推進(jìn)器，以及磁流體推進(jìn)器了。但是這兩種推進(jìn)器在超高航速下存在著固有缺陷，如潛艇的無(wú)軸泵噴推進(jìn)器有運(yùn)動(dòng)部件，那么在超高航速下，推進(jìn)器的震動(dòng)問(wèn)題和空化問(wèn)題就會(huì)很?chē)?yán)重；磁流體推進(jìn)器雖無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，但是它會(huì)加熱海水，效率低，滿足不了超高航速需要的大推力要求。推進(jìn)器無(wú)軸化的優(yōu)越性相信大家都已熟知，那么對(duì)于一些超高航速的艦艇，如航速超過(guò)80節(jié)的高速氣泡式氣墊船來(lái)說(shuō)，有沒(méi)有一種無(wú)軸化的推進(jìn)器適合它呢？今天筆者就來(lái)講講，一種適合超高航速的無(wú)軸推進(jìn)器。

高性能艦船為何要研發(fā)新的沖壓泵噴推進(jìn)器？

隨著超高航速表面效應(yīng)船的發(fā)展，尤其是高速氣泡式氣墊船的發(fā)展，氣墊船的推進(jìn)問(wèn)題顯得日漸重要起來(lái)了。目前，高速氣泡式氣墊船主要采用的是超空泡螺旋槳和由水泵驅(qū)動(dòng)的泵噴推進(jìn)（噴水推進(jìn)）兩種方式。這兩種方式均可在高航速下，提供較為合理的推進(jìn)效率，同時(shí)，在艦艇航速未超過(guò)80節(jié)時(shí)（針對(duì)船型，這個(gè)航速并不是固定的），推進(jìn)裝置重量與船的總重量之比亦可控制在較為合理的范圍內(nèi)。但是若想進(jìn)一步提高艦艇的航速，則會(huì)引起推進(jìn)裝置重量的急劇增加，從而限制了艦艇的航速增加，所以超空泡螺旋槳和泵噴推進(jìn)器等高速推進(jìn)器就存在著一個(gè)臨界值。

根據(jù) G.F.Wislicenus推導(dǎo)的相關(guān)公式（主要適用氣墊船，相關(guān)公式這里就不介紹了）可知：產(chǎn)生并傳動(dòng)推力的推進(jìn)系統(tǒng)重量大致隨速度的平方成正比。這表明，與速度有關(guān)的機(jī)器重量是一個(gè)臨界因素。因此，想要進(jìn)一步提高艦艇航速，就要想辦法減輕高速船舶的推進(jìn)裝置的重量，增大推進(jìn)系統(tǒng)重量與艦艇總重量的比值。因而，尋求重量輕于現(xiàn)有推進(jìn)系統(tǒng)的新型推進(jìn)裝置，成為主流方向。航空技術(shù)的發(fā)展為艦船推進(jìn)裝置提供了一種新的思路，脫胎于航空推進(jìn)裝置的新型艦船高速推進(jìn)裝置就此誕生，它就是具有重量輕、能提供高航速的沖壓泵噴推進(jìn)系統(tǒng)。

沖壓泵噴推進(jìn)器的組成及工作原理

沖壓泵噴推進(jìn)器的組成：

水下沖壓泵噴推進(jìn)器（為了區(qū)別于航空沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)），它主要由沖壓水流進(jìn)口、混合室、二相噴管三個(gè)部分組成。

沖壓泵噴推進(jìn)器的工作原理：

工作時(shí)，沖壓水流進(jìn)口可使進(jìn)入推進(jìn)系統(tǒng)的水流的靜壓升高。增加靜壓的方法是將水流向內(nèi)或向外預(yù)擴(kuò)散。通過(guò)進(jìn)口以后，水流進(jìn)入混合室，這時(shí)將壓縮空氣噴入水流中。如果混合室中流體的速度能達(dá)到一定程度，紊流本身就可使水和擴(kuò)散開(kāi)來(lái)的氣泡混合起來(lái)，從而減小工作流體的平均密度。與混合室連在一起的是二相噴管，混合階段所產(chǎn)生的氣泡在二相噴管內(nèi)向周?chē)黧w膨脹，對(duì)水相做功，從而加快了混合速度。如果沖壓泵噴系統(tǒng)的噴管形狀適當(dāng)?shù)脑?，那么泄流速度將大于進(jìn)流速度，結(jié)果便產(chǎn)生前進(jìn)推力。這種推力通常由兩種力組合而成，一種是作用在管道前部的正的增力，一種是作用在噴管內(nèi)外壁上的負(fù)的增力。

沖壓泵噴推進(jìn)器壓縮空氣的類(lèi)型及其適用

沖壓泵噴推進(jìn)系統(tǒng)一般采用兩種類(lèi)型的空氣壓縮混合過(guò)程，即絕熱混合過(guò)程（向混合室壓入熱空氣）和等熱混合過(guò)程（壓縮空氣溫度與周?chē)h(huán)境溫度相等）。不同類(lèi)型的空氣壓縮循環(huán)對(duì)推進(jìn)效率影響非常重要。對(duì)于大型沖壓泵噴推進(jìn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)采用等熱壓縮循環(huán)，因它所需的安裝軸馬力較小。但這種系統(tǒng)必須采用多級(jí)空氣壓縮機(jī)，多級(jí)壓縮機(jī)之間還必須裝有中間冷卻器。空氣壓縮機(jī)可直接和主機(jī)連在一起所以整個(gè)裝置特別輕，因?yàn)闆](méi)有任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件與水接觸，系統(tǒng)不易發(fā)生因吸人雜物而受到損壞的現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

事實(shí)上，現(xiàn)在對(duì)于水下沖壓泵噴推進(jìn)的原理的研究還不是十分清晰。但是，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（由一根結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的管道組成），在水下部分沒(méi)有任何活動(dòng)部件，具有重量輕的特點(diǎn)；以及將壓縮空氣噴人管道的高壓區(qū)域便可形成二相射流，通過(guò)氣相的膨脹使通過(guò)噴管的流體獲得加速度從而產(chǎn)生前進(jìn)推力，這些特點(diǎn)是得到研究人員認(rèn)可的。沖壓泵噴推進(jìn)這種二相流體可用Euler和Bayleigh的氣泡相對(duì)于水相的運(yùn)動(dòng)方程和熱動(dòng)力學(xué)第一定律表示。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)解這些方程即可算出推力和推進(jìn)效率。一般推進(jìn)效率可達(dá)到50％~60％，這遠(yuǎn)超很多傳統(tǒng)的常規(guī)推進(jìn)器，所以沖壓泵噴裝置是一種非常適合于高速表面效應(yīng)船的推進(jìn)系統(tǒng)。

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