现代鱼雷的驱动方式主要有两种,分别是热动力和电动力。所谓的热动力就是使用燃料+燃料发动机,电动力则是使用电池+电动机。热动力鱼雷使用的燃料发动机包括有燃气轮机、活塞式发动机、火箭发动机等,至于燃料,早期的鱼雷使用空气+水+煤油或者酒精,后面发展到使用单组燃料的,比如奥拓燃料、过氧化氢等,也有使用多组燃料的,即过氧化氢+奥拓2+水等,比如俄罗斯的53式重型鱼雷,其中53-65和53-65M型使用的是煤油+过氧化氢的涡轮发动机,53-65K型则是使用煤油+压缩空气燃气轮机,下图为53式鱼雷的发动机结构:▲53式鱼雷发动机结构
然后是电动力鱼雷,动力系统为电池+电动机的组合。最早的电动力鱼雷诞生于1873年,不过因为当时的电池技术不过关,所以是采用外部电缆供电的方式给电动机提供电力。而世界上第一款采用电池供电的鱼雷由德国在二战期间发明,即G7E鱼雷,使用铅酸可充电电池,不过这种电池对震动过于敏感,在使用过程中需要经常维护,并且需要提前余热才能达到最佳的使用性能,后面又诞生了G7E鱼雷的改进型,使用原电池的G7EP鱼雷,随着电池技术的发展,后面出现了镉镍电池、银锌电池、氧化银电池等,比如英国的MK-24“虎鱼”鱼雷,使用的就是氧化银电池。▲鱼雷的电池舱
最早的自行式鱼雷诞生于1866年,使用压缩空气为动力来源,储存的空气压力高达2.55兆帕,当这些压缩空气冲击鱼雷上的活塞发动机时,活塞发动机将会带动螺旋桨以每分钟100转的速度转动,可以使鱼雷以6.5 节(约12公里/小时)的平均速度行进约180米的距离,后面的改进型更是可以让鱼雷以35节(约65公里/小时)的平均速度行进约1000米。到了19世纪末期,美国最先发明了飞轮动力鱼雷,也就是提前使用机械飞轮蓄力,然后驱动鱼雷的螺旋桨转动,从而给鱼雷带来行进的动力,这种飞轮式鱼雷可以以25节(46公里/小时)的速度行驶约370米,且跟压缩空气式鱼雷不同,飞轮式鱼雷在水中航行时没有气泡,隐蔽性相对更好,下图为美国海军“Howell”鱼雷的飞轮:
▲“Howell”鱼雷上的飞轮装置
除了上面提到的几种鱼雷的动力方式,其实历史上还出现过“加热空气式”鱼雷,即把空气和煤油混合点燃,燃烧会产生更多的气体,使气体体积进一步膨胀,提高鱼雷的速度和射程;然后还有“湿加热式”鱼雷,即使用水来给鱼雷发动机的燃烧室降温,可以解决发动机的发热问题,使其可以燃烧更多的燃料,同时还可以将生成的水蒸汽与燃烧产物一起送入发动机来产生额外的动力,这就是“师加热式”鱼雷的主要工作原理,第一次世界大战和第二次世界大战中使用的鱼雷大多数是都是“湿加热式”鱼雷。
最早的鱼雷用压缩空气驱动螺旋桨,但是航程短,速度慢,压缩空气释放会吸热,容易结冰。
后来有人发明了电驱动,这个一直沿用到现在,区别只是供电电池越来越先进,现在的电池无须维护,不启动的时候,电池液存放在密封容器内,一旦发射,容器解封,电池液释放,电池即可释放电能。
一战前,有人发明了蒸汽瓦斯鱼雷,这是一种热动力鱼雷,燃料和水同时进入燃烧室,燃烧后产生蒸汽,驱动螺旋桨旋转,做功后的蒸汽直接排放到海水中。蒸汽瓦斯鱼雷的优点是速度高,通常在50节以上,射程远,可以达到4-5千米,甚至可以超过8000米。缺点是隐蔽性差,它在航行中因排出气体形成航迹,易被对方舰艇发现,还有一点是不能用于很大的深度。蒸汽瓦斯鱼雷是一战和二战中用的最多的鱼雷。
现代鱼雷主要分为电动力鱼雷和热动力鱼雷,电动力鱼雷不多做介绍。
热动力鱼雷是采用热能(热动力)作为动力来源的鱼雷,由自身携带的化学能或其他能源转化为热能,有热能转化为机械能驱动螺旋桨。
热动力鱼雷按使用的推进剂,可分为单组元推进剂鱼雷、双组元推进剂鱼雷、多组元推进剂鱼雷、混合推进剂鱼雷和固体推进剂鱼雷。推进剂就是热能的来源,分为燃料,氧化剂。有普通推进剂(气、水、油)、单组元推进剂(如奥托燃料)、多组元推进剂(如奥托-II+过氧化氢+海水三组元燃料)和固体推进剂。由于鱼雷在水下航行,不可能像飞机和汽车一样从周围大气中取得氧气,因此它必须携带氧化剂,一般有空气、过氧化氢和纯氧。水的作用是喷入燃烧室,用以冷却燃气,其生成的水蒸汽与燃气混合后一起进入主机做功,因此水与燃烧剂、氧化剂共同组成推进剂。
热动力鱼雷按发动机,分为往复式发动机鱼雷、凸轮式发动机鱼雷、摆盘或斜盘式发动机鱼雷、火箭发动机鱼雷和喷水发动机鱼雷。
除了上面提到的那些,还有一些特殊的鱼雷,比如火箭助推鱼雷又称为反潜导弹,把鱼雷装到导弹上,先飞到目标附近,再入水攻击,一般用来攻击潜艇,速度非常快。还有俄罗斯的超空泡鱼雷,用火箭发动机驱动,头部有特殊装置可以把鱼雷前部的海水气泡化,使得这种鱼雷受到的阻力非常小,航速可以达到400节,也就是每小时740公里,几乎赶上巡航导弹了,这种鱼雷几乎可以直瞄攻击。
鱼雷这种武器,是一种非常复杂的高精尖武器,世界上只有少数国家可以独立设计制造。
鱼雷因为拥有自主寻找目标的能力(声导和线导),也可以称之为水下导弹,而与导弹相比,鱼雷装药量更大,又专门攻击军舰水线以下部位,加之水下倍增效应的BUFF加成,威力往往是同等反舰导弹的数倍,很容易将军舰倾覆甚至击沉。因此鱼雷在一战之后就已经成为了各国军舰仅次于舰炮的第二大杀手锏,如今虽然反舰导弹推陈出新,但是鱼雷因为其不可替代性,仍旧是主要海军强国争相追逐的重要武器!
(美军一枚MK48鱼雷就将澳大利亚2500吨的河级护卫舰炸成两段)
目前全世界的鱼雷主要分为两个流派,一个是热动力鱼雷,一个是电动力鱼雷。所谓热动力鱼雷其实就是通过在鱼雷内部安装燃料发动机,燃料燃烧产生高温高压燃气推动发动机做功,发动机再带动螺旋桨旋转。热动力鱼雷因为使用成熟的燃料发动机,而且不断有各类能量密度超高的燃料研制出现,因此热动力鱼雷的航程非常大,速度也比较快(苏联的65型鱼雷最大航程超过100千米,速度也接近100千米/小时),从二战至今一直是鱼雷界的霸主!
(我军装备的鱼6热动力鱼雷)
与一部分AIP潜艇一样,因为鱼雷在水下航行时发动机无法得到氧气,因此鱼雷内部必须自己携带过氧化氢和压缩氧之类的氧化剂,但是这也带来一个巨大的缺点,因为发动机燃料与氧化剂混合燃烧以后会产生海量的诸如二氧化碳之类的无用气体,因此这些气体就会排出并上升至海面形成一连串的气泡,这就是鱼雷航迹,航迹过于明显也导致敌方军舰老远就能发现这类热动力鱼雷的攻击,并能预测其航向进行有效的闪避。
(鱼雷航迹明显)
那么如何避免气泡航迹的产生呢?人们想到了通过更换动力装置的方式来解决,将燃料发动机直接更换成电动机,电动机因为直接使用电池中的电能推动螺旋桨,所以没有气泡产生。不过相比燃料发动机而言,受制于现在蓄电池的能量密度太小,因此大部分电动力鱼雷的航程短,速度也更慢(最先进的意大利黑鲨鱼雷采用4组铝氧化银电池,最大航程90公里,最大速度90千米/小时,已经有赶超热动力鱼雷的趋势),电动力鱼雷要淘汰掉热动力鱼雷,未来还得仰仗超高能量密度的新款电池助攻。
(德国海鲟电动力鱼雷)
除了这两种动力方式之外,鱼雷在1866年被英国人怀特黑德发明之初,使用的是压缩空气动力,也就是将大量空气注入鱼雷内部的压缩罐内,在鱼雷发射时就打开一个小阀门,空气就会向外喷射而出,从而推动螺旋桨旋转。这种驱动方式过于原始,压缩空气释放动力太弱,鱼雷只能维持10公里/小时的速度,而且压缩空气很快就会释放完毕,鱼雷即可停止运动,因此这个时候鱼雷的航程也普遍不超过2公里,压缩空气动力鱼雷很快就被热动力鱼雷淘汰了。
(世界最早的压缩空气鱼雷)
目前最先进的鱼雷动力当属火箭发动机驱动,火箭发动机自身携带氧化剂与燃料,燃烧后直接向后喷射高速混合气体推动鱼雷前进,速度堪称水中火箭。苏联著名的“风暴”超空泡鱼雷即是采用这种推进方式,它的水下速度能够达到370千米/小时,比陆地上跑的高铁还要快,几乎是防不胜防!不过因为火箭发动机功率大,爆发性强,燃料消耗快,因此风暴鱼雷的航程只有15千米,这也是为什么火箭驱动虽然高大上,但是却没有成为主流的原因!
(俄罗斯暴风雪鱼雷的火箭发动机喷口)