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晨枫:中国海军添“新兵”了?但只想保持低调
但水下滑翔器装上“机翼”后,潜航机制完全改变了。在静止状态下,水下滑翔器具有负浮力,或者说有自然下沉倾向,这是“机翼”提供“升力”,在减速下沉的同时,滑翔前行。在水深很大的大洋,随着下潜的深度增加,海水密度增加,滑翔的距离还更长。水下也有各种上升洋流,遇到还可以借一把力。
当然,遇到下降洋流的时候,也逃不掉迅速掉深度。水下滑翔器和潜艇一样有压载水舱,在一定的时刻,用活塞、油囊把海水排出压载水舱而上浮后,重新开始下降中滑翔的过程,周而复始。
内外油囊之间介质油输送最简单的是电动活塞法。即用电动介质油泵在内外囊袋之间来回抽运介质油:介质油压入外囊袋(往后输送介质油)时,增加排水体积和浮力,开始上升;介质油抽回内囊袋(往前输送介质油)时,减少总排水体积和浮力,开始下降。
另一种是热循环法。在内外囊袋外,还有储油囊、海水热交换器和压缩空气舱(头部的圆球)。介质油从外囊袋(后)抽入内囊袋(中)时,排水体积和浮力减小,开始下降。随着下潜深度增加,海水温度降低,海水热交换器里的蜡状物质开始固化和收缩,吸入部份内囊袋里的介质油。
到了要上升时,压缩空气把储油囊里的介质油通过旁通管路赶入外囊袋,增加排水体积和浮力。随着深度降低,海水温度增高,蜡状物质融化膨胀,把吸入海水热交换器的介质油再赶回储油囊。热循环法比较复杂,要有一整套管路和阀系,但利用了海水自然温差的能量,自身能量消耗更低,可以水下滑翔的距离更长,理论上可以比电动活塞法增加一倍。
与常规潜艇需要动力推进相比,水中滑翔使得潜航器可以大大延长潜航时间,同样的能源可以支撑大得多的潜航航程。几百公斤的水下滑翔器动辄可以达到几十天的潜航时间和几千公里的潜航距离,能量效率非常规潜艇可比。
2019年11月17日《中国海洋报》报导,沈阳自动化所的海鲸2000重约200公斤,南海创造了连续潜航37天、航程2011公里的记录,最大潜深1500米,最大速度超过1米/秒,最大持续航速2节。
海鲸2000在南海试航(图源/中国科学院沈阳自动化研究所官网)
航向可以用常规的舵面控制,包括飞机上常见的三翼面,或者V形尾,也可以用潜艇上常见的十字舵,或者X形舵。还可以用移动配重导致横滚来转向,就像飞机转向一样,这样阻力损失更低。
水下滑翔是60年代开始研究的,或许是受到U-2侦察机的影响。U-2被誉为动力滑翔机,是因为这确实也是按照动力滑翔机运作的。在起飞和爬升到指定高度后,发动机关闭,依靠滑翔飞行一段时间,只有在高度降低到一定程度后再重新启动发动机,在加速中爬升,直至重新关闭发动机、开始滑翔。U-2轻小的机体和不大的载油量达到惊人的航程(至少11280公里!),正是得益于这样的动力滑翔。
对于水下滑翔器而言,这样周而复始的上浮、下沉很有利于调查不同深度的海洋水文情况,包括水深、流速、流向、环境噪声、温度、盐度、浊度、叶绿素、溶解氧等。水深、流速、流向、环境噪声的重要性不言而喻;温度和盐度有利于勘测水中的温度跃变层,跃变层对声纳好像屏障一样,潜艇躲在另一层就很难被探测到,是各国潜艇活动重要的水文资料;浊度对空中反潜很重要,目视或者可见光搜索依然对浅海潜艇是重要的搜索手段;叶绿素和溶解氧是用于估测海洋生物环境的,这对避免缠绕和吸附也是非常有用的数据,每一次上浮也可以是数据上传、卫星导航定位和接受指令的时候,水下的导航则有三轴陀螺、压力计、磁罗盘等。
水下滑翔的缺点与滑翔机相同:速度较慢,也不宜用于太浅的浅海。但用于水文调查,这不是问题;用于低成本远程侦察,这些缺点也是可以接受的。由于用重力推进,水下滑翔器在航行中实际上是无噪声的,隐身能力比最安静的潜艇还要好。而且压载水舱相对较小,不需要压缩空气排水,上浮时的噪声很低,除了低微的水流声,基本上没有其他噪声,延续的时间也较短。
没有公开资料表明中国的水下滑翔器的研究是从什么时候开始的,已知2016年时中国渔民在南海捞上美国施放的水下滑翔器,中国还进行过抗议。不管是不是受到美国设计的启示,现在中国的水下滑翔器已经进入实用了,首先在南海发现并不奇怪。
南海对历史上的中国曾是天高皇帝远一般的遥远存在。抗战胜利后,林遵到南海兜一圈,插几面旗,蒋介石在地图上画了九段线,就算是宣示主权了。但现在不一样了,中国不仅在南海认真经营,还要把南海打造成堡垒海域,这里将成为中国战略导弹核潜艇的发射阵地,也是反击美国通过南海军事干预台海问题的主要阵地,更是前出牵制美国在澳大利亚、新加坡、菲律宾的军事基地的出发阵地。
不管是潜艇出动,还是反潜战,南海的水文资料都是重中之重。在马六甲、巽他、龙目三个海峡里,马六甲海峡最繁忙,但也最浅,南段(面向南海)只有30多米深。巽他海峡也不深,大约100多米。龙目海峡最深,可达1400米,因此也最适合中国潜艇出入。在印度尼西亚发现的这几个水下滑翔器只是冰山一角。
滑翔机一般是轻巧、单人(或双人)的(图源/Ansys)
二战时代,滑翔机是大量空运的主要手段,重要性一度超过运输机(资料图)
滑翔机也是能空运重型货物的唯一手段(资料图)
当前水下滑翔器以小巧的为主,但只要有需要,大型水下滑翔器在技术上没有不可克服的困难(图源/ALSEAMAR)
但水下滑翔器的作用不止水文调查。
在二战中,由于运输机的数量少、载重量较低,滑翔机一度是空投的主力平台。在大洋深处,水下滑翔机也可以用作投送平台。这不是用于投送海军陆战队或者特种部队的,水下滑翔器可以长时间潜航。人是需要氧气才能呼吸的,但在水下机器人的配合下,无人的水下滑翔器可以用于在战略位置投放水声传感器,被动探测过往潜艇和水面舰船。更进一步,可以用于布设水雷。
如果携带鱼雷,水下滑翔器就成为机动的鱼水雷了。鱼水雷是水雷的一种,传统上是锚雷与鱼雷的结合,布设的位置是固定的,待目标舰船驶过附近的时候,启动鱼雷追击。但锚雷一旦布设,位置就固定了,如果敌情有变,没法重新布设。
用水下滑翔器携带鱼雷,既可以沉底待命,也可以定期上浮,接受新指令,重新部署。这样一来,灵活性和覆盖面积就大多了。水下滑翔器的成本很低,水下滑翔的鱼水雷与系锚或者沉底的鱼水雷相比,成本增加并不多。
甚至可以像用制导组件加装在铁炸弹上,将铁炸弹改造为制导炸弹一样,在鱼雷上加装水下滑翔组件,就成为水下滑翔鱼水雷了。由于鱼水雷的探测距离有限,鱼雷的射程也要求不高,用简化的鱼雷就可以,如果还有足够的剩余寿命,用老式鱼雷改装也可以。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 赵珺婕 
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