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台湾海军胎死腹中的“亢龙计划”(组图)

归档日期:06-10       文本归类:电动鱼雷      文章编辑:爱尚语录

  台湾海军在1980年购得荷兰制“剑龙级”潜艇后,曾于1984年至1987年间透过印尼购入一批德制SUT重型鱼雷(即2003年9月初在台湾三军联合攻击演练和10月补测都出状况的猎鲸战雷),但因数量有限,加上性能在对抗中国大陆新购入的俄制“基洛级”潜艇已显不足,因此台海军持续向美方要求提供新式的MK-48重型鱼雷,不过因美方迟迟未应允,1995年时台军方决定自行研发重型鱼雷,于是“中科院”万象馆成立“亢龙计划室”负责研发先进鱼雷。目前“亢龙计划室”研发的先进鱼雷实体已完成,并已完成数次海中实体测试。

  由于鱼雷是远较飞弹更为精密的武器系统,世界上能制造鱼雷的国家远较飞弹少,因此研发鱼雷对“亢龙计划室”而言是一大挑战。研发鱼雷的几个关键问题第一是鱼雷的外形设计必须使雷头流场很顺畅,而不致产生噪音干扰雷头的声纳。而雷体外形必须使其流场产生较低的阻力,以便以较小的马力达到较高航速。

  第二是雷头声纳是否受到自身流场或螺旋桨噪音干扰而无法分辨侦测讯号。第三是推进马达所产生扭力经过轴系的损耗是否能克服螺旋桨所需的扭力,使螺旋桨能达额定转速,而产生足够推力。第四为控制翼功能是否能使鱼雷运动自如,其造成干扰的流场是否对螺旋桨会产生严重影响。最后是螺旋桨与鱼雷及控制翼交互作用之后,其产生的推力是否足以克服雷体阻力,而其产生的噪音量是否影响自身声纳功能,或容易被敌舰所侦测。

  以上五个问题相互影响,构成一个复杂系统。让这五个问题环环相扣并同时满足设计要求,即是鱼雷研发系统工程所要克服的课题。其中如何抑制鱼雷本身噪音则是关键。因为无论何种水下武器,主要是以声音来进行主动与被动侦测,因此要提高侦测能力,武器的讯号背景噪音比必须要降低。对于鱼雷而言,侦测讯号主要是自己主动声纳发出的声波而反射回来的;而背景噪音来源很多,若鱼雷动力很大航速很高,背景噪音主要还是来自本身。

  为了减低鱼雷螺旋桨产生的噪音,“亢龙计划室”在1999年时,在鱼雷的对转螺旋桨上采用新翼形设计,无论螺旋桨升力线与升力面模式都考虑自由涡面变形的影响,并利用台湾海洋大学中型空蚀水槽建立对转螺旋桨的单独性能测试能力,藉此观测叶尖涡空泡的起始发生状况。

  由于研发鱼雷所需人力物力庞大,远非万象馆能独立负担,因此研发过程中往往必须借助学术界的协助。台湾海洋大学“水下噪音及流体动力研究中心”,在“中科院”研发鱼雷过程中扮演着重要角色,尤其是在测试设备的提供上,像水下噪音及流体动力研究中心的大型和中型空蚀水槽就是鱼雷测试上不可或缺的设备;如潜体流场及相关噪音量测试仅能于低背景噪音的大型空蚀水槽中进行,之前全世界仅有美德两国有此设备。海洋大学于2002年完成的全世界第三个低背景噪音的大型空蚀水槽,是性能极佳并且符合军事用途的世界级实验室。

  这座大型空蚀水槽主要功能包括可进行全尺寸鱼雷实体测试,并包含鱼雷水下噪音的控制及侦测。目前已初步完成全尺寸鱼雷的流体动力性能、螺旋桨空化观测与噪音量测,并成功协助“中科院”完成第一阶段的实体鱼雷相关测试。这些测试因可弥补海下实测无法克服之不足,所以海大的大型空蚀水槽已是台湾水下兵器研发的重要设备。而海大的中型空蚀水槽因配有平轴动力计,使该水槽可以量测复杂的多推进器推进系统,如鱼雷常用的对转螺旋桨,以及导流翼与螺旋桨的组合。

  2002年,台“中科院”已进行鱼雷水下噪音在大型空蚀水槽的量测研究,2003年则进行全尺寸鱼雷在大型空蚀水槽的水动力与减噪试验的研究。不过因美国于2001年同意出售8艘柴油动力潜艇和MK-48鱼雷,台“参谋总长”李杰于是下令暂停“中科院”先进鱼雷研发计划,整个计划在2003年底全部结束。“亢龙计划室”的研发能量,将转至研发其他的水下兵器。

  不过“中科院”的“亢龙计划”喊停,据了解除了美国要出售MK-48鱼雷外,根据台海军的说法,另一个主要原因是“中科院”研发的鱼雷速度一直无法突破海军要求的40节的技术瓶颈。曾有媒体报道,无法突破技术瓶颈的原因是因为鱼雷内部电池电力输出,因涉及电池蓄电量与电力输出能量,而无法持续加强,导致鱼雷无法加速到40节以上。

  至于鱼雷速度无法达到海军要求,真正原因并非如媒体所说,而在于鱼雷永磁马达推力不够。因为当初“亢龙计划室”开始研发鱼雷时,国外商用永磁马达还达不到要求,只好由台湾知名电动马达厂商自行研发,但受技术能力限制,虽然鱼雷螺旋桨设计可达40节,但经水下实测,鱼雷仍无法达到海军40节的速度要求。其实近几年来,国外商用永磁马达技术发展迅速,已可外购到可满足海军需求的永磁马达,只不过因计划即将结束,“中科院”已没有进一步研制鱼雷永磁马达的经费。

  虽然“亢龙计划室”研发的鱼雷速度,达不到海军40节的要求,但已比德制SUT重型鱼雷要快。当初台海军提出鱼雷速度必须达40节的理由是,解放军现代级驱逐舰速度已可达30余节,由于鱼雷只要速度超过水面舰5节,就绝对可命中。理论上虽然没错,但实战时并非如此,因为现代级舰不可能一出海就全速前进直到回航,而且全速航行时,推进器产生的噪音相当大,也会使舰上声纳无法操作,而影响反潜作战效能。因此“亢龙计划室”人员私下认为,台海军是找理由嫌弃“中科院”的研发成果,作为不愿继续投资研发的说词。

  由于“亢龙计划室”曾将所研发的鱼雷对转螺旋桨装到德制SUT鱼雷上进行实验室测试和水中实测,发现可大幅降低SUT鱼雷噪音。尤其在SUT鱼雷在二次演习中连出状况,其性能是否因弹龄老旧而受影响也引起台海军疑虑,因此“中科院”也有意争取将以自力研发新式的鱼雷对转螺旋桨,换装德制SUT鱼雷的旧式螺旋桨,以发挥研发投资效益。

  虽然“中科院”的“亢龙计划室”先进鱼雷研发计划结束,不过相关水下武器系统的研究并未中止,对一些先进水下兵器科技也已陆续展开基础研究。“中科院”最近就与海大“水下噪音及流体动力研究中心”合作完成“超空化潜体之阻力试验”,成功模拟研发超高速鱼雷的关键技术“超空化现象”,可以说是台湾水下兵器研发的重大突破,也就是说台湾已具有发展这种超级水下兵器的潜力。

  这次试验是台湾首次进行的“超空化现象”实验,所使用的测试潜体、圆盘超空泡激化器都是台湾海大自行设计,试验是在海大的中型空蚀水槽高速测试段中进行。试验时,潜体阻力随着水流速度变快而增加,不过喷气后激发“超空化现象”便产生一稳定的气泡覆盖整个潜体,这个气泡长度约为潜体的1.67倍,此时潜体阻力急剧下降,只有原来的28%,剩下的阻力多是位于潜体前端超空泡激化器造成的。试验也发现,若潜体越长所降低的阻力越多。另外,将超空泡激化器换成锥型头也可再降低阻力。试验模拟的环境若转化成现实环境,潜体速度在10米水深可达时速115公里,20米水深时速更高达约160多公里。

  “超空化潜体之阻力试验”虽然只是研究“超空化现象”的第一步,不过已搜集到很多宝贵数据,接下来“中科院”还将与海大合作针对潜体在“超空化现象”的浮力等方面进行试验,还将测试圆锥状的空泡激化器,这些试验结果将来都可应用于超高速鱼雷的研发。

  目前,“中科院”已从研发过程中获取有关鱼雷导控、主动声纳研发等经验,所以只要能投入足够经费,并配合学界的经验和设备,台湾产的超高速鱼雷“指日可待”。

  由于台湾2002年《“国防”报告书》中,兵力整建目标首度提到,筹(整)建潜舰、潜射武器,充实空中反潜与扫布雷兵力,增强三度空间反潜与扫布雷作战能力。因“中科院”“亢龙计划室”重型鱼雷研发结束,所以国防报告书中提到的“潜射武器”被外界认为是指“潜射导弹”,由于海军并未向美方要求提供潜射鱼叉飞弹,所以即使海军提出购买潜射鱼叉导弹请求,美方也不见得同意。因此台军方所谓筹(整)建潜射武器,是否意味着“中科院”在重型鱼雷研发结束后,欲将研发能量转至研发以雄风2型反舰导弹为基础的潜射导弹,值得密切注意。

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