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潜艇无轴泵推到底是怎样的黑科技？

目前世界上的潜艇一共有三种动力系统，第一种就是传统的驱动轴带动螺旋桨推进，一般来说螺旋桨叶片越多，噪音越小，动力越强，现代最先进的螺旋桨也只能发展到七叶片，当年苏联为了制造七叶大侧斜桨从日本东芝进口精密数控机床，就曾经引起了轩然大波，螺旋桨推进虽然制造简单，但是缺点也很明显，那就是噪音太大而且推进效率不高。

如何解决噪音问题呢？简单粗暴，直接在上面加个罩子不就行了（水流从罩子向后喷射，就是所谓的泵喷），于是就诞生了所谓的有轴泵推装置，这种推进器其实和螺旋桨没有什么本质区别，依旧还是使用驱动轴带动转子（螺旋桨）旋转产生反作用力推动潜艇前进，最大的区别就是在外面加了个罩子（环状导管）屏蔽了部分噪音，另外还安装了后置定子用来改善水流的流速和流场条件，一定程度的减少了噪音。这一推进装置首先由英国人的特拉法尔加级潜艇运用，而后美国的海狼级，俄罗斯的基洛级，法国的都先后运用了有轴泵喷推进器。

（美国弗吉尼亚级有轴泵推）

对比传统螺旋桨，有轴泵喷推进虽然减少了部分噪音，但是本质上并没有什么区别，可以说这只是一种过渡性的技术方案，所以从21世纪开始，以美国为首，各军事大国纷纷开始研制划时代的无轴泵喷推进器。所谓无轴泵喷推进就是取消了传统驱动轴，将螺旋桨叶片安装在环状导管（罩子）内侧，将动力装置集成在潜艇外部的环状导管内部，由电机带动整个环状导管内部桨叶一起旋转，从根本上杜绝了驱动轴这个最大潜艇的噪音源。

那么无轴泵推有什么优势呢？

第一、根据试验数据，同等体积的无轴泵推和传统的七叶大侧斜桨相比，推进效率高出20%左右，但是整体噪音却要小15分贝以上，对于以噪音大小判断先进程度的潜艇来说，这简直就是划时代的进步。

第二、无轴泵推将电机集成在潜艇外部的环形导管（罩子）内部，有效节省了潜艇内部空间，不仅能够让潜艇装载更多的导弹鱼雷，还能改善艇员的生活环境，而这些都是战斗力！

我国目前的潜艇运用的还是传统螺旋桨推进装置，并没有发展有轴泵喷推进器，所以噪音水平对比国外潜艇有不小的差距，也正是因为这样，美国人曾经嘲笑我们:中国潜艇只要一出港口，在大洋彼岸就被探测到了。在2017年5月30日播出的《焦点访谈》节目中，专题报道了海军工程大学电力电子研究所所长马伟明的先进事迹，其中就痛痛快快的打了美国人的脸，马伟明博士介绍了我国无轴泵推的进展，并且表示在这一领域已经领先美国十年以上，要领先就领先美国，可以预见，我国下一代潜艇必将结合全电综合推进，运用全新的无轴泵喷推进器，届时我国的核潜艇综合水平终于能够站上世界之巅！

潜艇是“大洋黑洞”，其绝佳的隐蔽性让敌人不寒而栗。一艘潜艇的噪声水平是重要的指标之一。噪声主要来源于三方面：螺旋桨噪声、水动力噪声、机械噪声。

为了降低嗓声，工程师们想尽了各种办法。螺旋桨从五叶升级到七叶大侧斜，噪声明显降低。

再给它加上环状导管，屏蔽螺旋桨噪声，用定子改善进流，就成了泵喷推进系统。

1979年，英国率先在“特拉法尔加”级核潜艇上使用泵喷推进器，随后美苏也在“海狼”级、“弗吉尼亚”级、“北风之神”级等核潜艇上使用。它被列为绝密技术，用罩子严严实实的包裹起来。

其实泵喷推进系统是传统主机-传动装置-轴系-螺旋桨推进方式的衍生版，仍然用传动轴系传导动力，一头连着主机，一头连着螺旋桨。

有轴系就无法解决与艇身、螺旋桨之间的机械耦合噪声，另外，减速器、离合器等也是噪声重要来源之一。虽然减震浮筏、消声瓦抑制噪声效果显著，但这条路已经走到了尽头。要想继续降低噪声，必须寻找全新方案。

这时，一种全新的“无轴泵喷推进系统”（无轴轮缘推进系统）走进视野，对潜艇设计产生革命性影响。它的外观和有轴泵喷推进器差不多，但内涵截然不同，它把轴系淘汰了！这可是核心部件啊。

环状电机是动力来源，其定子固定在环状导管上，内环的动子与螺旋桨合成一体。通电后，动子带动螺旋桨旋转，驱动舰艇前进。

这种设计实在巧妙，好处多多：

1、螺旋桨损伤降低，空泡减少。

传统螺旋桨切割海水速度最快的桨尖，恰恰是最薄弱的，在海水反作用下损伤很大。而无轴泵喷模式里，切割海水速度最快的部位变成了桨根，是最厚最结实的地方。螺旋桨损伤大大降低，还抑制了空泡产生。没有螺旋桨轴，也降低了渔网缠绕风险。

2、噪声低，省空间。

舰艇轴系长达几十米甚至上百米，占用空间大，噪声大。无轴泵推没有轴系，从根本上消除了传动噪声，使潜艇进入新境界，比“大洋黑洞”更安静。轴系占据的大块空间，也能安装其他设备，利用率大大提高。

3、推进效率高。

传统推进系统，动力从主机经传动系统、轴系层层传递到螺旋桨，能量损失大，机械效率在50%~70%左右。无轴泵推用电动机直接带螺旋桨，机械效率高达80%以上，随着系统优化还会越来越高。

4、密封性好。

传统螺旋桨轴与艇体之间的密封很复杂。而无轴泵推用电缆传输电力和信号，各传感器采集的数据也由电缆回传，再不用为复杂的密封烦恼了。

5、布置灵活，机动性高。

无轴泵推不受轴系限制，布置方式灵活。可以布置在艇尾，也可以布置在艇身两侧，还可以多个推进器同时使用，为潜艇未来的超机动性奠定了基础。和风漫谈原创，禁止抄袭。

当然，无轴泵喷推进系统也有困难要克服：

1、消耗电力多，电机运转要精确控制，需要综合电力控制系统对全艇电能进行精确、高效的分配。

2、目前功率还不够大，推动大型舰艇方面还需要进一步提升。

3、受到环形导管限制，电动机体积不能太大，又要提升动力，非常考验设计和制造水平。

4、海水从电机转子、定子间流过，带走热量提供冷却。定子、转子要用特殊材料的外壳包裹，以抵御海水侵蚀。

无轴泵推系统的科技水平非常高，将使潜艇战斗力提高一大截。那如此先进的黑科技，是不是美国水平最高呢？不，在这个世界上美国还真不是处处领先。虽然其国防部从2004年就制定了Tango Bravo项目，研究无轴泵推技术，但并无确切成果产出。

事实上，在这个领域我们才是世界领先！

前段时间，我国著名科学家、中国工程院马伟明院士带领团队攻克了中压直流综合电力技术，带动了我国无轴泵推、电磁弹射、电磁炮等一系列先进技术迅速发展，为下一代潜艇和舰艇发展打开了广阔空间。

这是无数军工人日夜奋斗的结果，他们的无私奉献让国防事业更强大，向他们致敬！

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