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晨楓:中國海軍添“新兵”了?但只想保持低調
但水下滑翔器裝上“機翼”后,潛航機制完全改變了。在靜止狀態下,水下滑翔器具有負浮力,或者說有自然下沉傾向,這是“機翼”提供“升力”,在減速下沉的同時,滑翔前行。在水深很大的大洋,隨著下潛的深度增加,海水密度增加,滑翔的距離還更長。水下也有各種上升洋流,遇到還可以借一把力。
當然,遇到下降洋流的時候,也逃不掉迅速掉深度。水下滑翔器和潛艇一樣有壓載水艙,在一定的時刻,用活塞、油囊把海水排出壓載水艙而上浮后,重新開始下降中滑翔的過程,周而復始。
內外油囊之間介質油輸送最簡單的是電動活塞法。即用電動介質油泵在內外囊袋之間來回抽運介質油:介質油壓入外囊袋(往后輸送介質油)時,增加排水體積和浮力,開始上升;介質油抽回內囊袋(往前輸送介質油)時,減少總排水體積和浮力,開始下降。
另一種是熱循環法。在內外囊袋外,還有儲油囊、海水熱交換器和壓縮空氣艙(頭部的圓球)。介質油從外囊袋(后)抽入內囊袋(中)時,排水體積和浮力減小,開始下降。隨著下潛深度增加,海水溫度降低,海水熱交換器里的蠟狀物質開始固化和收縮,吸入部份內囊袋里的介質油。
到了要上升時,壓縮空氣把儲油囊里的介質油通過旁通管路趕入外囊袋,增加排水體積和浮力。隨著深度降低,海水溫度增高,蠟狀物質融化膨脹,把吸入海水熱交換器的介質油再趕回儲油囊。熱循環法比較復雜,要有一整套管路和閥系,但利用了海水自然溫差的能量,自身能量消耗更低,可以水下滑翔的距離更長,理論上可以比電動活塞法增加一倍。
與常規潛艇需要動力推進相比,水中滑翔使得潛航器可以大大延長潛航時間,同樣的能源可以支撐大得多的潛航航程。幾百公斤的水下滑翔器動輒可以達到幾十天的潛航時間和幾千公里的潛航距離,能量效率非常規潛艇可比。
2019年11月17日《中國海洋報》報導,沈陽自動化所的海鯨2000重約200公斤,南海創造了連續潛航37天、航程2011公里的記錄,最大潛深1500米,最大速度超過1米/秒,最大持續航速2節。
海鯨2000在南海試航(圖源/中國科學院沈陽自動化研究所官網)
航向可以用常規的舵面控制,包括飛機上常見的三翼面,或者V形尾,也可以用潛艇上常見的十字舵,或者X形舵。還可以用移動配重導致橫滾來轉向,就像飛機轉向一樣,這樣阻力損失更低。
水下滑翔是60年代開始研究的,或許是受到U-2偵察機的影響。U-2被譽為動力滑翔機,是因為這確實也是按照動力滑翔機運作的。在起飛和爬升到指定高度后,發動機關閉,依靠滑翔飛行一段時間,只有在高度降低到一定程度后再重新啟動發動機,在加速中爬升,直至重新關閉發動機、開始滑翔。U-2輕小的機體和不大的載油量達到驚人的航程(至少11280公里!),正是得益于這樣的動力滑翔。
對于水下滑翔器而言,這樣周而復始的上浮、下沉很有利于調查不同深度的海洋水文情況,包括水深、流速、流向、環境噪聲、溫度、鹽度、濁度、葉綠素、溶解氧等。水深、流速、流向、環境噪聲的重要性不言而喻;溫度和鹽度有利于勘測水中的溫度躍變層,躍變層對聲納好像屏障一樣,潛艇躲在另一層就很難被探測到,是各國潛艇活動重要的水文資料;濁度對空中反潛很重要,目視或者可見光搜索依然對淺海潛艇是重要的搜索手段;葉綠素和溶解氧是用于估測海洋生物環境的,這對避免纏繞和吸附也是非常有用的數據,每一次上浮也可以是數據上傳、衛星導航定位和接受指令的時候,水下的導航則有三軸陀螺、壓力計、磁羅盤等。
水下滑翔的缺點與滑翔機相同:速度較慢,也不宜用于太淺的淺海。但用于水文調查,這不是問題;用于低成本遠程偵察,這些缺點也是可以接受的。由于用重力推進,水下滑翔器在航行中實際上是無噪聲的,隱身能力比最安靜的潛艇還要好。而且壓載水艙相對較小,不需要壓縮空氣排水,上浮時的噪聲很低,除了低微的水流聲,基本上沒有其他噪聲,延續的時間也較短。
沒有公開資料表明中國的水下滑翔器的研究是從什么時候開始的,已知2016年時中國漁民在南海撈上美國施放的水下滑翔器,中國還進行過抗議。不管是不是受到美國設計的啟示,現在中國的水下滑翔器已經進入實用了,首先在南海發現并不奇怪。
南海對歷史上的中國曾是天高皇帝遠一般的遙遠存在。抗戰勝利后,林遵到南海兜一圈,插幾面旗,蔣介石在地圖上畫了九段線,就算是宣示主權了。但現在不一樣了,中國不僅在南海認真經營,還要把南海打造成堡壘海域,這里將成為中國戰略導彈核潛艇的發射陣地,也是反擊美國通過南海軍事干預臺海問題的主要陣地,更是前出牽制美國在澳大利亞、新加坡、菲律賓的軍事基地的出發陣地。
不管是潛艇出動,還是反潛戰,南海的水文資料都是重中之重。在馬六甲、巽他、龍目三個海峽里,馬六甲海峽最繁忙,但也最淺,南段(面向南海)只有30多米深。巽他海峽也不深,大約100多米。龍目海峽最深,可達1400米,因此也最適合中國潛艇出入。在印度尼西亞發現的這幾個水下滑翔器只是冰山一角。
滑翔機一般是輕巧、單人(或雙人)的(圖源/Ansys)
二戰時代,滑翔機是大量空運的主要手段,重要性一度超過運輸機(資料圖)
滑翔機也是能空運重型貨物的唯一手段(資料圖)
當前水下滑翔器以小巧的為主,但只要有需要,大型水下滑翔器在技術上沒有不可克服的困難(圖源/ALSEAMAR)
但水下滑翔器的作用不止水文調查。
在二戰中,由于運輸機的數量少、載重量較低,滑翔機一度是空投的主力平臺。在大洋深處,水下滑翔機也可以用作投送平臺。這不是用于投送海軍陸戰隊或者特種部隊的,水下滑翔器可以長時間潛航。人是需要氧氣才能呼吸的,但在水下機器人的配合下,無人的水下滑翔器可以用于在戰略位置投放水聲傳感器,被動探測過往潛艇和水面艦船。更進一步,可以用于布設水雷。
如果攜帶魚雷,水下滑翔器就成為機動的魚水雷了。魚水雷是水雷的一種,傳統上是錨雷與魚雷的結合,布設的位置是固定的,待目標艦船駛過附近的時候,啟動魚雷追擊。但錨雷一旦布設,位置就固定了,如果敵情有變,沒法重新布設。
用水下滑翔器攜帶魚雷,既可以沉底待命,也可以定期上浮,接受新指令,重新部署。這樣一來,靈活性和覆蓋面積就大多了。水下滑翔器的成本很低,水下滑翔的魚水雷與系錨或者沉底的魚水雷相比,成本增加并不多。
甚至可以像用制導組件加裝在鐵炸彈上,將鐵炸彈改造為制導炸彈一樣,在魚雷上加裝水下滑翔組件,就成為水下滑翔魚水雷了。由于魚水雷的探測距離有限,魚雷的射程也要求不高,用簡化的魚雷就可以,如果還有足夠的剩余壽命,用老式魚雷改裝也可以。
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- 責任編輯: 趙珺婕 
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