潜艇作为可克制航母的重要武器,能拥有就是一国海军是否强大的证明,更别说能生产。在上个世纪,苏联及其重视潜艇的研发,其潜艇技术走在世界前沿,直到冷战爆发。一个海军可以通过螺旋桨噪音追踪潜艇的情报出现,使得苏联和美国走上了两条截然不同的潜艇发展之路,从此,最优秀的潜艇在美国诞生。
潜艇号称“水下幽灵”最关键的优势就在悄无声息的大海中,对敌方进行出其不意的侦查或袭击。但是,行进中的潜艇是不可能一点噪音都没有的,尤其是当潜艇高速航行时,其推进器发出的声响也会随之变大。因此,潜艇的噪音是否能低于海洋环境噪声水平是衡量潜艇先进性的重要标准。而这是由潜艇中最重要的部件——推进器决定的。
在1980年代后期,苏联潜艇技术如日中天之际,与之相反的是美国海军面临危机。1980年,苏联从间谍-美国退役海军通讯专家约翰·沃克处收到消息,美国海军可以通过过度的螺旋桨(潜艇推进器)噪音追踪潜艇。
得知这个消息后,苏联就开始寻找先进的西方机械来制造更好的螺旋桨,试图降低潜艇的噪音。1981年,日本东芝公司通过挪威的康斯伯格公司向苏联出售了螺旋推进器铣床(就现在很普遍的九轴CNC铣床)。
到20世纪80年代中期,苏联的新螺旋桨开始产生影响。新型“阿库拉”级潜艇的“宽频带噪声剖面急剧下降”,其噪声水平已接近或低于海洋环境噪声。除了“无声潜航”之外,“阿库拉”级还能潜到600米深的水下,而美国海军同期的最优秀的潜艇“洛杉矶”级只能潜到200米深处。
为了对抗苏联“阿库拉”级潜艇的威胁,美国海军研发了“海狼”级核攻击潜艇作为回应。“海狼”级采用5厘米厚的 HY-100钢合金船体设计,能够潜水到600多米的深度,而压迫深度可达到900米。
最大的一个改变是,和苏联寻求更先进的螺旋桨推进器不同的是,美国在“海狼”级中抛弃了螺旋桨类推进器,而变革性的率先使用了泵喷推进器。有了这个推进器加持,“海狼”级在水面上速度达到18节,静音运行速度约为20节,在水下的最大速度为35节。
最特别的是,这种推进器强大的减噪效果。当“海狼”级潜艇在水下以高于30节的速度航行时,其噪声却与海洋环境噪声相当。因此,“海狼”级潜艇被称为世界上最安静的潜艇,对方很难捕捉。而俄罗斯引以为傲的“基洛”级常规潜艇,即使加配了大量减震浮筏和消声瓦的情况下,航速得低于17节时,才拿下“全世界最安静的常规潜艇”这个称号。发展至今,泵喷推进器的这一优势在瑞典的“维斯比”级隐身护卫舰上更为显著。这艘船使用了两套泵喷推进器,最高航速34节。据悉,除非其雷达打开,否则,敌方是发现不了的。
那么,泵喷推进器先进的秘密在哪里呢?为什么在取代经典的螺旋桨推进器成为先进性代表?相对于叶片散开的螺旋桨,泵喷推进器的螺旋桨是密封在一个圆筒内的。螺旋桨部分,是由固定叶片和十几片旋转侧斜叶片组成,在运转时,水流从尾部流入,再从后部喷出。和传统螺旋桨推进器不同的是,泵喷推进器的水流不是随螺旋桨从四周喷出,而是集中从尾部喷出,这与水泵原理相似。
基于此,泵喷推进器的机动性非常好。在回转时,喷水推进装置产生的侧向力可使回转半径减小。而且,这种推进器的高加速度和振动更少,更减少对发动机和传动系统的压力。此外,由于没有裸露的螺旋桨,不易受到结垢或撞击损坏,相对于使用螺旋桨推进器的潜艇不能在浅水操作,使用泵喷推进器的潜艇却能在浅水中航行。
但是,泵喷推进器也存在一定的不足,比如,其重量是普通螺旋桨的2~3倍,这对艇体的配平、艇体尾部的结构强度和推进器轴系的振动都有较大的影响。此前有曝光的美国“弗吉尼亚”级的泵喷推进器,就需要很多螺栓拧上去。
其次,泵喷推进器是非常烧钱。美国本计划用330亿美元建造12艘“海狼”级泵喷推进器潜艇。但实际耗资73亿美元就只造了3艘。瑞典“维斯比”级隐身护卫舰排水量才620吨,但建造单价却高达两亿美元。
尽管如此,美国率先采用的泵喷推进器以其独特的优势,仍取代了螺旋桨推进器,成为世界诸国建新潜艇的需求。美国最新的“弗吉尼亚”级和即将开始的“哥伦比亚”级核弹道导弹潜艇都将采用泵喷推进器。而世界其他国家也纷纷效仿,连俄罗斯最先进的“北风之神”级和法国的“梭鱼”级核潜艇也将采用泵喷推进器。