超空泡技术现状_问题与应用

超空泡射弹火炮武器应用现状研究

ｔｉｌｌｅｒｙｗｅａｐｏｎｓａｎｄｓｕｐｅｒｃａｖｉｔａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ，ａｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ
武器水下作战跨越式发展，对未来水下近程防御作战方式和装备发展产生革命性作用。
关键词：超空泡射弹火炮武器；超空泡减阻技术；反水雷中图分类号：ＴＪ３０１文献标志码：Ａ文章编号：１６７３— ６５２４（２０１７）０３— ００９２— ０５
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｕｒｒｅｎｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｔａｔｅｏｆＳｕｐｅｒｃａＶｉｔａｔｉ０ｎ
ＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅＡｒｔｉｌｌｅｒｙＷｅａｐｏｎ Байду номын сангаас
ｗｅａｐｏｎａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｕｐｅｒ（ａｖｉｔａｔｉｎｇｄｒａｇ — ｒｅｄｔｌｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｌｌａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｌｅａｐｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｕｎ — ｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｍｂａｔｏｆａｒｔｉｌｌｅｒｙｗｅａｐｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｈａｖｅａｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｓｈｏｒｔ — ｒａｎｇｅｃｏｍｂａｔｍｏｄｅａｎｄｄｅｆｅｎｓｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．

超空泡形状计算及相关试验研究

俄罗斯和乌克兰关于超空化理论与试验研究的历史和现状根据公开发表的资料来看苏联从上世纪40年代就开始了超空化的理论和试验研究工作最主要的研究单位就是著名的莫斯科中央空气水动力研究院中央流体动力研究院al主要代表人物就是后来突破超空化减阻关键技术的科研小组的领导人ofbihobi他从1947年开始领导al的航空和海洋武器流体力学部50代末开始研制新型高速水下武器19681987年在乌克兰建立试验基地并创立和主持乌克兰科学院流体力学研究所带自由边界的液流tl研究部在这里突破了超空化减组关键技术以后于1988年又返回al继续领导高速水力学部是俄罗斯发展空化流流体动力学的奠基人2002年离世
!5 #
（2）
使用时需要确定修正乘子 $，并确定与前部轮廓的匹配点。修正乘子的选取准则，定性的有 $) + ，! # ) # 5 ・ +2・
!
0 $（ # + - #） 5#
（ +0 ）
（3）
且有
动和下一个运动无关，而仅与物体通过所研究的空泡截面的那一个时刻的空泡内外的压差、体的尺寸（沾湿部分最大截面半径）、速度、阻力有关。例如，已知 .$ 时刻体的速度 /$ 、阻力 0$ ，空泡内外压差，可以利用公式（ $$ ）、（ $! ）来计算，其中 0$ ( ，" . ! # )（ * + ,"）（ $& ） 1# 1 " /$ " " 体的运动愈接近直线匀速，原理的描述就愈精 (! #
* (" . # # * (, ・ ! "* -! ! () # *+# /, *
! ! 其中 5 与具体的试验条件有关，如体的浸水深度和佛鲁得数 89 有关，但通常取值范围 # 3 320 2 5 2 + ，5 # + （ 567&89:/)） 1$2)）同样基于能量原理可以得到空泡轮廓方程 ! # !5

超空泡技术

空化空蚀图片：/cavitation/item/9d66c31c27024f0cd0d66dba
超空泡技术概述
当航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近的水因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分或全部表面的超空泡。形成超空泡之后，航行体将在气体中航行，由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的 850 倍，超空泡技术的应用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小，从而使鱼雷等大尺度水下航行体的速度提高到 100m/s 的量级，使水下射弹等小尺度水下航行体的航速提高到1000m/s的量级
超空泡减阻技术
空化器设计技术通气控制技术
超空泡数值模拟技术等……….
空化器设计技术
空化器是超空泡试验模型中最重要的组成部分。它一方面在模型头部的流场中产生一个较大的负压峰值，使空泡易于发生，另一方面非流线形的空化器一旦产生空泡, 空泡便总是起始于空化器的最大圆周处 , 有利于获得稳定和确定的空泡形态。传统的典型空化器主要是圆盘或圆锥空化器。
自然超空泡形态特性
弹体入水时速度最大，空泡数最小，超空泡稍微滞后达到最大尺寸；随着速度逐渐降低，空泡数逐渐增大，超空泡的尺寸逐渐减小；当弹体速度降低到较小值时，超空泡的边界逐渐模糊、蜕化为局部空泡；速度继续降低，则空泡进一步剥离溃灭气泡融入尾流，直至消失。
通气超空泡形态特性
通气开始时在空化器后形成一个有大量气泡组成的游移型空泡，当通气量足够大以至气泡密度达到某一临界值时，游移型空泡转变为椭球形的附着空泡，在附着空泡内部可以看到剧烈的回注射流向前发展并与通入的气体相互作用形成雾状多相流区域，使得附着空泡看上去比较混浊。继续增加通气量使得通气空泡数降低到某一阀值后，空泡长度和厚度突然明显增加，由混浊的局部空泡转变为覆盖模型大部分表面的透明的超空泡。

超空泡减阻技术简介

超空泡减阻技术简介超空泡是一种物理现象，当物体在水中的运动速度超过185千米/小时后，其尾部就会形成奇异的大型水蒸气沟，将物体与水接触的部分包住，物体接触的介质就由水变成了空气，由于空气密度只有水的1/800，因而就能大幅减少物体所受阻力，物体表面会形成大型空气泡，这就是“超空泡化现象”。

超空泡技术就是在艇体表面和水之间产生一个气体空腔，因此减小了阻力，增大了艇的航速。

超空泡现象很长时间一直是令造船工程师们头痛的事，因为超空泡现象经常会在高速旋转的螺旋桨叶片表面产生而使螺旋桨高速“空转”从而损坏螺旋桨叶片。

超空泡技术概述当航行体与水之间发生高速相对运动时，航行体表面附近的水因低压而发生相变，形成覆盖航行体大部分或全部表面的超空泡。

形成超空泡之后，航行体将在气体中航行，由于航行体在水中的摩擦阻力约为在空气中摩擦阻力的850倍，因此，超空泡技术的应用可以使水下航行体的摩擦阻力大幅减小，从而使鱼雷等大尺度水下航行体的速度提高到100m/s的量级，使水下射弹等小尺度水下航行体的航速提高到1000m/s的量级。

超空泡发展过程当航行体在流体中高速运动时，航行体表面的流体压力就会降低，当航行体的速度增加到某一临界值时，流体的压力将达到汽化压，此时流体就会发生相变，由液相转变为汽相,这就是空化现象。

随着航行体速度的不断增加，空化现象沿着航行体表面不断后移、扩大、进而发展成超空化。

其发展过程一般可以分为四个状态：游离型空泡、云状空泡、片状空泡和超空泡。

超空泡形成方法超空泡分为自然超空泡和通气超空泡两种，形成超空泡一般有三种途径：1）提高航行体的速度；2）降低流场压力；3）在低速情况下，利用人工通气的方法增加空泡内部压力。

前两种方法形成的为自然超空泡，最后一种方法所得到的就是所谓的通气超空泡。

现有的减阻技术脊装表面减阻，微气泡减阻，复合材料减阻，超空泡减阻技术。

而水下超空泡武器是一种新概念武器，基于这种新概念、新原理设计的水下超空泡武器，其运动速度极高，且不受水声对抗器材的干扰，从而大大提高了水下武器的突防能力。

水下超空泡流动问题数值计算研究综述

水下超空泡流动问题数值计算研究综述水下超空泡流动问题是指在水下环境中，液体中存在着一种特殊的气泡流动现象。

这种气泡通常具有较大的空间尺寸，并且在水中可以自由移动。

由于水下超空泡流动具有很多重要的应用，例如水下悬浮物清理、水下管道维修等，因此对其进行数值计算研究具有重要的理论和实际意义。

水下超空泡流动问题的研究可分为两个方面，分别为理论研究和数值模拟。

理论研究是指对水下超空泡流动的基本规律进行推导和分析。

数值模拟则是通过数值计算方法，模拟水下超空泡在流体中的运动轨迹和流动特性。

在理论研究方面，研究者通常从多相流动的角度出发，通过流体力学等基本理论，推导出水下超空泡在不同条件下的运动规律。

例如，可以通过质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程，建立水下超空泡流动的数学模型，并解析求解得到其运动轨迹和流动特性。

在数值模拟方面，研究者通常使用计算流体力学方法，结合适当的边界条件和数值算法，对水下超空泡的流动问题进行数值求解。

这种方法能够模拟复杂的流动情况，并得到空泡在不同条件下的运动状态和流动特性。

近年来，随着计算机技术的不断发展，数值模拟方法在水下超空泡流动问题的研究中得到了广泛应用。

通过数值模拟，研究者能够更加深入地理解水下超空泡的流动机理，并为工程实践提供重要参考。

总结来说，水下超空泡流动问题是流体力学领域的一个重要研究方向。

通过理论研究和数值模拟，研究者能够揭示水下超空泡流动的机理和特性，为相关工程应用提供理论指导和技术支持。

在未来的研究中，还可以进一步探索水下超空泡流动的特殊效应和控制方法，以满足不同工程需求。

超空泡射弹尾拍问题研究进展_魏英杰

收稿日期： 2012 － 07 － 06 ；修回日期： 2012 － 08 － 17 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（ HIT． NSRIF． 201159 ）；国家自然科学基金资助项目（ 51149003 ）作者简介：魏英杰（ 1975 －），男，副教授，博导，主要从事空化和超空化流动研究。
本文描述高速超空泡射弹尾拍产生的原理综述高速超空泡射弹尾拍问题的研究进展分析超空泡射弹尾拍研究中涉及的空泡形态计算流体动力学载荷计算以及柔性多体动力学模型建立等关键问题并对超空泡射弹尾拍问题未来的研2013 年 1 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
关键词：
超空泡射弹；尾拍；动力学中图分类号： O342 ； O353 文献标识码：文章编号： 1672 － 7649 （ 2013 ） 1 － 0007 － 09
A doi： 10. 3404 / j. issn. 1672 － 7649. 2013. 1. 002
Review of study on the tailslap problems of supercavitating projectile
WEI Yingjie， HE Qiankun， WANG Cong， CAO Wei， ZHANG Jiazhong （ School of Astronautics， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001 ， China） Abstract： As supercavitating projectiles move at high speed，the periodic impacts （ tailslap ） on the

超空泡射弹技术探讨

( 上接第 70页 )
4 结
语
导弹发射时, 排导系统箱内气流流动对箱内设施及导弹发射环境具有重要影响。在导弹运动过程中 , 高速燃气射流会将冷空气引射入排导系统 , 从而大大降低排导系统内的气体温度, 改善了导弹发射热环境。掌握导弹发射过程中排导系统内高速燃气射流引射现象的机理后, 可以利用燃气射流的引射作用 , 尽可能早地将冷空气引射入排导系统 , 从而改善排导
雷、水雷等水下目标进行硬杀伤 , 形成水中弹幕来提高命中概率和毁伤概率。超空泡炮弹在水中形成超空泡, 降低阻力 , 保持高动能水下穿行 , 有效摧毁鱼雷、水雷。以达到保护舰艇的目的。该系统有可伸缩的水下炮塔, 使用小型转管炮 , 发射动能弹药对舰艇提供近程水下防御。火控部分需要对水中目标进行精确的搜索、跟踪、定位 , 指引火炮射击 , 摧毁目标。
5 关键技术分析
对超空泡射弹武器而言, 舰艇、潜艇对水中目标的远距离探测定位技术、超空泡弹药技术等都是关键技术。 5 1 超空泡武器制导由于超空泡火炮攻击的是水下目标, 因此 , 区别于传统的雷达火控系统 , 舰载超空泡炮弹必须由激光照射来搜索和跟踪目标。美国快速机载扫雷系统 ( RAM ICS) 采用的是 AES 1激光雷达 ( 激光红外探测与测距仪器 ) 来定位和瞄准水雷, 潜载超空泡火炮需要使用声呐对目标进行精确的跟踪定位。目标的搜索主要依靠多波束主动搜索声呐 , 对目标的精确勘测和分类定位则要靠侧扫分类声呐。
(郑州机电工程研究所, 河南郑州 450015) 摘要:
简要分析了舰艇水下防御的现状 , 指出了舰艇在防御鱼雷攻击时存在的问题 , 通过对目前世界各国
超空泡技术的研究现状分析 , 论述了超空泡射弹技术的应用 , 介绍了系统的组成及功能 , 对武器制导、超空泡弹药等关键技术进行了分析探讨。

超空泡技术与实现

超空泡技术与实现发布时间：2022-06-17T07:36:20.568Z 来源：《中国科技信息》2022年第2月第4期作者：冯志超[导读] 本文综合介绍了空泡理论,空泡技术研究的现状冯志超北方华安工业集团有限公司黑龙江 161046摘要:本文综合介绍了空泡理论,空泡技术研究的现状，介绍了空化的基本原理、超空泡概念、形态及其减阻机理，分析了超空泡的形成机理和特点。

给出了超空泡的不同实现方法，及不同实现方法下的空化状态的不同。

关键字：空泡超空泡空化通气空化超空泡航行器1引言2000年8月，俄罗斯最先进的“奥斯卡Ⅱ”级“库尔斯克”号核潜艇在演习时发生神秘爆炸，沉没于巴伦支海海底。

据报道，致使潜艇沉没的爆炸与一种高速鱼雷的试验有关。

在这次事故以后，俄罗斯领先的超空泡技术展现在我们面前。

“暴风”鱼雷是俄罗斯成熟的超空泡高速鱼雷，它长8290mm，直径533mm，质量2697kg，头部装有空化器，靠火箭动力推进，水下行进速度达到230节。

俄正在研制速度可达500节的新型超高速鱼雷，这就是第二代“暴风”鱼雷，传言其速度可达720km/h以上[1]。

2空化理论及超空泡概念液体绕物体快速运动时压力会下降，这一规律瑞典科学家伯努利在1895年就发现了，这就是今天流体动力学上的“伯努利定律”。

如果不考虑重力的影响，那么根据伯努利定理可知，当航行体在流体中运动时，航行体表面的局部流体压力就会降低，当水下运动物体表面的压力降到接近该温度下水的饱和蒸汽压力时，该局部的水将被汽化并形成汽泡。

当航行体的速度增加到某一临界值时，物液界面上有许多点的压力会降低到汽化压，并出现若干小而分散的汽泡，由液相转变为汽相;当压力升高，这些小气泡又将迅速溃灭，这个过程称为空化现象[2]。

目前,在理论界,对所有空化现象的基本描述都是一致的,通常用空化数σ和压力系数来定义空泡的空化程度和压力分布。

3空泡阶段的划分国外在水翼空化系列实验中，观察水翼空泡的各个状态特征，计算出相应得空泡数，以此来作为划分空泡阶段的依据。