特朗普声称美国有水声速武器 获得了外星科技?(组图)

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美国前总统特朗普曾经在一次讲演中对听众说:美国有水声速武器。而且他还问听众:你们知道什么是水声速武器吗?



声音在水中的传播速度是1530米每秒,远高于声音在海平面传播的速度340米每秒。

如果一个武器真的能够达到每秒钟1500米,即使在空气中飞行也是非常了不起的成就,因为这已经接近五马赫。

高速会引起摩擦,产生巨大热量,在空气中则被称为气动加热。

一般的情况下,这是高速飞行要克服的第1个障碍。

》摩擦生热。

著名的间谍飞机SR71黑鸟,在高空的时候可以以三马赫的速度飞行,机翼和机身温度在300~480℃之间。



这些热量主要来自两个来源:机头和机翼的空气动力加热,引擎所产生的热量。

在高空飞行的时候,空气比海平面更加稀薄,而且温度更低,如果在海平面飞出三马赫的速度,那么气动加热引起的高温会更加高。

高温会引起热胀冷缩,所以黑鸟在高空高速飞行的时候,机体会膨胀。为了补偿这些膨胀,黑鸟的身上有很多的伸缩缝,蒙皮也是呈皱褶的。



地面停放的时候,黑鸟下面经常有一大滩的油迹,没错,这就是从飞机伸缩缝里漏出来的油,高速飞行的气动加热才会让这些缝隙密封。

所以高速飞行是一件非常麻烦的事情,要在机身的结构上做出巨大的改变。

还有一架很著名的超音速飞机,就是英法联合研制的协和超音速飞机。

协和飞机的速度只能达到2马赫,但是仍然会产生气动加热,并且机身会因为热胀冷缩延长25公分。

●协和飞机飞行时气动加热引起的温度变化在机身上的分布图。



在水中的兵器,如果速度要达到水声速,肯定要面对巨大的摩擦生热问题。

目前世界上最先进的鱼雷在水中的速度大概是70节,相当于110公里/小时(大约是30米每秒钟),这和特朗普口中的水声速武器的速度差别实在巨大,相差了500倍。



到底是特朗普在吹牛呢?还是美国获得了外星科技?

而且,我们知道水的密度比空气要高很多,在水中运行的阻力比空气要大很多。

水的密度比空气的密度高700倍,绕开水的超级阻力、摩擦生热,需要使用一种特殊技术,这就是超空泡技术。

》超空泡技术。

在冷战期间,苏联海军首先开发出超空泡可行设计,目的是制造一种超高速鱼雷。

传统鱼雷的速度受两个基本因素的限制,推进方法和物理定律。

传统鱼雷是由螺旋桨或泵驱动的,这些驱动部件里都包含着转动部件,速度越高,这些转动部件的效率会下降。



实际上飞机飞行的时候也会面临这样的问题,速度越快,航空发动机涡轮风扇的效率就会下降。

SR71黑鸟在超音速飞行的时候,涡轮喷气发动机的效率会严重下降,甚至会拖累飞行。所以黑鸟的喷气发动机是双循环,在高速的时候封闭涡轮发动机的进气口,让空气绕过涡轮发动机直接进入加力燃烧室。

在水中航行的兵器,如果要实现超高速,必须改变推进方式,使用没有转动部件的驱动方式,一般是使用火箭驱动。

同时,把在水中高速飞行的火箭或者是鱼雷包裹在一个空泡里面,鱼雷身体的绝大部分不直接接触水,这就是所谓的超空泡。



这样就避免了高速运动和水摩擦形成的巨大热量,这种巨大热量如果不加以控制会高到几千度,可以把水中运行的兵器融化掉。

如果从直观的字面意义上看,超空泡好像是空气形成的气泡,实际上超空泡里面几乎没有空气,接近于真空。所以才叫超空泡。

正是因为超空泡里是接近于真空,兵器在超空泡里运行,摩擦接近于0,所以才不会产生高温气动加热。

特朗普说的水声速兵器是有可能的,它并不是什么外星科技,这都是人类的技术从理论上可以解决的。

》超空泡是如何实现的?

我们把手直插进水里,手背朝前划水,那么在手心这个位置会形成一个水窝,这个水窝里面是没有水的。

因为水来不及填满这个空间,相当于形成了一个开放的空泡,但是这个空泡里是被空气填满的。

假如在水面下形成这样一个空泡,这个空泡必然是封闭的,因为水下没有空气,就会形成超空泡。

●子弹射入水中,形成的一连串气泡轨迹就是超空泡。



超空泡接近于真空,但也不是绝对没有其他的气体。因为在真空情况下水很容易沸腾,水只要克服表面张力就会沸腾。

超空泡里有少量的水蒸气和微量的空气。这些微量的空气,是溶解在水中的空气释放出来的。

●俄罗斯Shkval鱼雷的超空泡发生器。



当然,即使超空泡技术在原理上能够实现,真正走到实用性,还要克服很多的技术难关。

》超空泡技术发展简史。

在1940年代后期,苏联科学家开始设计这种技术,1960年第1代超空泡鱼雷完成了最原始技术设计。

1977年,苏联第1代投入服役,被命名为Shkval。



该鱼雷的头部和普通的鱼雷是不一样的。普通的鱼雷头部是一个盾头,因为这个部分是设备舱,要安装声呐。

超空泡鱼雷为了制造超空炮,前面有一个扁平鼻锥,使水向外偏转并引发超空泡。

鱼雷从潜艇中发射以后先用螺旋桨推进,加速到50节引发超空泡,再使用火箭推进,最终可以达到200节的高速。

●Shkval鱼雷尾部特写。



尽管这项技术具有明显的吸引力,但超空泡鱼雷的确有一些主要的局限性。

为了尽可能的提高速度,需要使鱼雷的主体尽量不与水接触,这意味着操纵面不能突出到空泡之外,因此航向校正很困难。并且航向的任何重大改变,都会让鱼雷的一部分脱离空泡与水接触。

所以Shkval鱼雷的最大射程只有15公里,而且只能直行。

》从超空泡到水声速。

Shkval鱼雷200节的速度只相当于100米每秒,距离水声速1500米每秒,还有15倍的差距。



从超空泡鱼雷进化到水声速武器,需要克服以下障碍:

第一,射程要增加10倍。

第二,需要改变武器的外形,既引发超空泡,又便于安装制导装备。传统超空泡鱼雷前部要安装超空泡发生器,导致声呐导引头难以布置,这对鱼雷的制导提出了一个难题。

第三,更强大的发动机。

第四,精确的操控技术。

其中第2项是水声速武器研制的关键节点。

如果水声速武器达到实用化阶段,战斗部根本就不需要炸药,甚至根本就不需要战斗部,因为它靠动能撞击就可以对目标造成重大伤害。

如果美国前总统特朗普说的水声速武器属实,说明美国的技术进步已经达到了相当厉害的程度。 阅读原文

文章来源: 留园 查看原文
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