CN112444167A - 一种水下火箭增程超空泡航行体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下火箭增程超空泡航行体，水下超空泡航行体身部（3）尾端安装火箭推进器（4），水下超空泡航行体身部（3）前端安装流线型航行体头部（2），流线型航行体头部（2）安装柱形超空泡发生器（1）。本发明通过火箭增程技术实现超空泡航行体的水下长距离稳定航行。

Description

一种水下火箭增程超空泡航行体
技术领域
本发明涉及军民两用装备领域，具体是一种使用了火箭增程技术的水下超空泡航行体。
背景技术
现代舰艇由于具有空/天一体远程侦察预警、中远程防空导弹、近程防空火炮、密集阵、诱饵箔条弹等多层次武器对抗系统，目前已形成较为完备的远中近、高中低空中防御体系，因此在具有制空、制电磁权时，对于导弹等各类制导武器空中来袭威胁，舰艇能得到有效防护。由于海水的天然掩护以及海洋背景噪声的干扰，导致水下探测预警的难度大、不确定性高，对水下中远程防御系统的作战有效性带来极大的挑战，来袭武器更容易突防，导致舰艇遭受水下攻击被直接击沉的概率远大于空中攻击。另外，海战的历史数据表明，水下攻击对舰船的致命性更高。二战期间交战双方共有25艘航母被击沉，其中17艘被鱼雷水下攻击后大面积进水而沉没；1980年以来，美国、英国和阿根廷共有8艘大型舰船被击沉或严重损伤，其中6艘来自水下攻击，均可有力地证明大型舰船受到的致命性威胁更多来自水下。从目前水中兵器的发展态势来看，世界军事强国除了积极发展各类高速、远程、隐身鱼雷，强化制导方式的多样性和精确性，增加鱼雷制导作用距离和爆炸威力外，还积极发展其他非常规水中兵器，如美国的火箭助飞鱼雷，俄罗斯的航速超过200kn的“暴风雪”超空泡鱼雷均已经服役，比常规鱼雷的突防能力、抗干扰能力、抗诱惑能力更强。目前我现代舰艇对来袭水下威胁的防御体系建设主要基于远程预警/水声对抗干扰、中近程反鱼雷等武器拦截。对于水声对抗、诱饵、欺骗等干扰防御系统，由于未来威胁武器系统的隐蔽性和智能化程度会越来越高，目前干扰系统的有效性将大打折扣，甚至完全失效；对于反鱼雷等武器拦截系统，反鱼雷鱼雷是一种重要的中近程高概率拦截硬杀伤主动防御装备，但受水下探测、鱼雷自导、控制、抗干扰等多种技术因素影响，目前还正在积极研制。我国初步规划了500米至5公里范围的水面舰艇水下防御体系，但与未来水下防御能力需求间仍存在一定差距。未来5~10年，随着航母等更多高价值平台的列装，水下防御硬杀伤手段缺乏的矛盾更加突出，特别是对于未来UUV集群目标新的主要威胁，目前尚无有效的针对性手段，迫切需要研发新型的水下防御武器以填补空白和弥补能力不足。
当水下航行体高速运动时，在一定条件下会产生空泡现象。空泡现象通常是指在液体流场的低压区，当其局部压力达到液体的饱和蒸汽压时, 液体介质因气化而出现“空洞”, 我们把这一“空洞”称为“空泡”。一般而言，对于流场包裹的水下航行体，当产生的空泡长度小于该航行体长度时称为局部空泡；而当产生的空泡长度达到或超过该航行体的长度时称为超空泡。
超空泡由于尺度大于航行体，将整个航行体包裹在其内部，使得航行体与水体的接触面积减到最小，从而大大降低了水体对航行体的粘性阻力，减阻率可达90%以上。其中俄罗斯取得成绩最为引人注目,速度可达90~100m/s的“暴风雪”水下超空新型泡航行器,已经装备部队,并投放国际武器市场。这也导致了美、德、英和法国等西方国家从20世纪90年代初至今的第二次研究热潮。
对于带空泡的水下航行体的运动随着速度的增加存在四种稳定模式：（1）双空泡流动状态（航速约 0～ 70m/s）。（2）沿着空泡内壁滑移（航速约50m/s～200m/s）（3）与空泡边界发生碰撞作用（航速约 300m/s～900m/s）。（4）与空泡内的蒸汽及射流相互作用（航速约 900m/s～1000m/s 或更高）。对于后三种状态，整个航行体都被包裹在空泡中，处于超空泡状态，阻力大为减弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可由水下小型作战平台搭载的火箭增程超空泡航行体。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种水下火箭增程超空泡航行体，在传统水下超空泡航行体尾部加装火箭助推器。
水下超空泡航行体身部尾端安装火箭推进器，水下超空泡航行体身部前端安装流线型航行体头部，流线型航行体头部安装柱形超空泡发生器。
本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）该航行体的特点为初速度低，后坐力小。（2）原有的超空泡航行体采用的都是底火发射方式，发射时的火药爆燃效率决定了发射时的速度。而该专利所采用的发射方式可以使航行体在弹射入水后一定程度上调整姿态，通过尾部的火箭发动机工作持续推进超空泡航行体运动，空泡保持时间增长，运行距离大大增加。
附图说明
图1为水下火箭增程超空泡航行体的轴向剖视图。
图2为水下火箭增程超空泡航行体的斜二侧立体视图。
具体实施方式
下面以一种简单超空泡航行体为例结合附图对本发明作进一步描述。
1为典型的超空泡发生器，2为航行体头部分，3为航行体身部， 4为火箭发动机，
该航行体发射时，先将航行体弹射入水，滑行一段距离后，火箭助推器4点火助推，航行体加速运动，进而由安装在航行体头部的超空泡发生器1形成超空泡包裹航行体运行。
超空泡由发生器1的边缘产生并逐渐完全包裹弹身，随着火箭发动机4内的燃料被逐步消耗，空泡体积逐渐缩小，直到航行体速度不足以支持空泡的产生。

Claims (3)

1.一种水下火箭增程超空泡航行体，其特征在于：水下超空泡航行体身部（3）尾端安装火箭推进器（4），水下超空泡航行体身部（3）前端安装流线型航行体头部（2），流线型航行体头部（2）安装柱形超空泡发生器（1）。
2.根据权利要求1所述的水下火箭增程超空泡航行体，其特征在于：安装在航行体尾部的火箭推进器（4）外径与水下超空泡航行体身部（3）外径相同。
3.根据权利要求1所述的水下火箭增程超空泡航行体，其特征在于：超空泡发生器（1）的长径比为12，形成的超空泡在有效航行速度范围150m/s-300m/s下能保证完整包裹航行体全体。
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