新浪军事编者：为了更好的为读者呈现多样军事内容，满足读者不同阅读需求，共同探讨国内国际战略动态，新浪军事独家推出《深度军情》版块，深度解读军事新闻背后的隐藏态势，立体呈现中国面临的复杂军事战略环境，欢迎关注。
超空化技术的研究历史可以追溯到十九世纪初；二十世纪六七十年代对其的研究聚焦于降低水面及水下航行器阻力；近期的超空化技术研究开始于二十世纪九十年代并持续至今，目前已初见成果。
一、超空化原理
当一个物体通过一种液体时，会因液体相对物体的流速不同而承受不同的压力。“伯努利方程”阐明了液体流速与压力之间的关系：流速最高的地方，压力最低。这种压力可以被大幅降低到该液体的蒸气压以下，从而形成小的蒸气泡，这一效应即为空化。当上述速度进一步提升，最终超越一定水平后，这些蒸气泡就会聚合成一个气态的蒸气腔，将整个物体包裹起来，这一现象即为超空化（supercavitaiton）。在超空化现象下，物体的表面及底部因处于蒸气腔内而无需承受流体动力阻力，整个物体所面临的阻力大幅降低。对于弹丸、水下导弹或鱼雷而言，超空化可以大幅提升其水下射程。
通常情况下，大部分高速弹丸的入水速度已足够引发超空化效果。正确设计的弹药只要在液体中的前行速度保持在关键水平以上，就能始终维持超空化气腔；没有为超空化效应进行设计的弹丸，在液体中的进一步运动会导致其快速减速、不稳定及翻滚，翻滚过程中由于受力过大，弹丸常常会碎裂。标准军用构造高速步枪子弹发射入水后常常会发生碎裂，其在水下的射距约1米。
当一个物体以低于空化速度入水时，也可能形成气腔。充满这种气腔的不仅是空化现象形成的水蒸气，也有大气压空气。鉴于此种气腔包含大气压气体，所包裹物体的行进速度较低，其将随着物体入水深度的增加而快速破裂。对于船只、鱼雷等行驶速度低于空化速度的物体而言，可以通过生成气体并以某种方式将其排出，形成超空化气腔。
空化现象还有另外一种生成方式——“莱顿弗罗斯特”效应：当一个物体的表面温度大大高于一种液体的沸点时，其与该液体接触，液体会汽化，形成一种蒸气层。因此，一个炙热的物体进入一种液体时，可能会导致液体蒸发汽化，形成蒸气腔，包裹住整个物体。要使一枚导弹或弹丸的温度达到并保持足以制造超空化现象的水平是不可行的，不过，相关研究曾考虑过让物体排出等离子体来制造类似效果的可能性。
二、超空泡航空炸弹及反舰导弹
运用超空化技术的武器曾在二战期间出现，包括一些德国通用炸弹及反舰导弹，譬如亨舍尔公司研制的HS-293空舰导弹。所有这些武器都装配了可以造成水流分离和空化的弹端环。弹端环现在仍可见于某些俄罗斯FAB/OFAB航空通用炸弹上。
三、超空泡水下枪弹
二战以后出现的超空泡武器包括很多水下火器。
苏联/俄罗斯
苏联B-VI-307实验性水下手枪研制于20世纪60年代中期，从未列装，但很多后续武器的研发都受其影响。该手枪可发射7.62毫米火箭推进型飞镖状超空泡弹丸、4.5毫米飞镖状超空泡弹丸，以及点22口径长步枪弹，其中，发射4.5毫米口径、114毫米长、13.2克重钢制、平顶、双锥鼻、杆状圆柱体超空泡弹丸（弹头）时，枪口初速为250米/秒，在水下的有效射程要视水深及压力而定。由于不稳定性，其在空中的有效作用距离为20米以内。
▲SPP1/SPP-1M及SPS弹SPP-1特种水下手枪在B-VI-307的基础上于20世纪60年代晚期研制、1971年列装，后被改装型SPP-1M 所取代，两种手枪均使用4.5×39毫米SPS弹。
▲APS水下特种突击步枪及MPS弹APS水下特种突击步枪于20世纪70年代初研制，于1975年列装，使用5.66×39毫米MPS弹，以350~365米/秒的枪口初速发射钢制、杆状弹丸（弹头），在5米水深的有效射程为30米，40米水深的有效射程为11米，空中的有效射程接近100米。
俄罗斯实验性ASM-DT 两栖特种突击步枪于20世纪90年代研制，未列装，但可能为后来的ADS型双用途特种突击步枪提供了技术基础。
▲ADS双用途特种突击步枪
▲5.45毫米PSP弹丸（弹头）ADS双用途特种突击步枪于20世纪90年代末开始研制，采用无托枪设计，可发射5.45×39毫米的常规弹药，也可以发射5.45×39毫米的PSP超空泡弹。PSP弹以接近330米/秒的枪口初速发射长53毫米、重16克的杆状弹丸（弹头），该弹丸采用超空泡平顶、长双锥鼻、短圆柱体、以及短型宽角度锥形底座设计。ADS突击步枪代表了目前俄罗斯水下火器的巅峰水平。
▲从上至下依次为5.45毫米PSP（弹头为钢制）、PSP-U（弹头为铜制）及5.66毫米 MPS弹美国
美国MK 1 MOD 0水下手枪于20世纪60年代末研制，为6发装武器，弹药筒内装有推进弹药及一个重10克、口径2.54毫米、长110毫米的钨合金弹丸（弹头），发射初速为210~230米/秒。该手枪在美军中的地位后被德国P11水下手枪所取代。
德国
▲P11德国P11水下手枪于20世纪70年代开始研制，是一种5发装、电击发武器，以110米/秒的枪口初速发射长117毫米、重31克的超空泡弹丸（弹头）。这种弹丸由钨合金制成，采用超空泡顶端设计、长圆柱体、锥形尾部。P11目前仍为很多西方国家特种部队所使用。
中国
中国自行研制了QBS-06式水下突击步枪，关于该武器外界所知细节甚少，有专家认为该步枪是以苏联APS水下特种突击步枪为基础研制，但发射中国国产弹药。
四、超空泡鱼雷
俄罗斯
俄罗斯VA-111“暴风”（Shkval）超空泡鱼雷于20世纪60年代开始研发，是一种高速直行的非终端制导鱼雷；可能作为自防武器，攻击近程、低深度水下及水面威胁，充当最后一道防线。
▲VA-111“暴风”超空泡鱼雷在作战中，“暴风”鱼雷从一具533毫米口径的鱼雷发射管发射；然后，离发射载具一定距离以外的一个气体发生器随八喷管助推火箭发动机一道点火；气体发生器向鱼雷鼻部及顶端喷出气体，随着鱼雷加速至超空化速度而形成空化泡。
鱼雷由助推器加速至并超越其超空化速度，实现这一速度后，单喷管主火箭发动机进一步推动鱼雷达到130米/秒（250节）左右的峰值速度。
美国
据报道，美国海军水下战中心纽波特分部领导的一个项目一直在试验一种超空化技术。该研究旨在防卫能以200节及以上速度航行的反鱼雷鱼雷及未来轻型鱼雷，寻求在5年内研制出基本的验证机系统，一旦成功，将启动一项更先进的验证机项目。研发工作在海军研究办公室（ONR）及DARPA的资助下，由海军水下战中心领导。
▲美国海军水下战中心超空泡试验航行器全尺寸模型此外，海军水下战中心还与洛克希德·马丁公司协作，对RUM-139垂直发射型反潜火箭（ASROC）进行改装，以一种超空化火箭动力型设计取代常规的MK 46鱼雷。
其他国家
世界上还有其他已研制或正在研发的超空泡鱼雷，包括德国Diehl BGT防务公司研制的火箭动力型“梭鱼”（Barracuda）鱼雷，以及英国的相关武器。“梭鱼”曾在德国埃肯弗德市 WTD-71波罗的海试验场试验，以超过200节的速度对试验航行器进行追踪。英国相关研究的细节披露甚少。
五、超空泡弹丸
“快速空中扫雷系统”（RAMICS）
美国海军RAMICS项目由DARPA与ONR先前的一个反潜弹丸项目发展而来。该项目从1993年开始获得第一笔研发资金，次年即在一种20毫米口径火炮系统上进行了试射。该弹丸由钨及其他合金制成，本身是空心的，里面装满了反应性材料高氯酸锂，在撞击后释放，与水雷的爆炸性填充物发生化学反应并将其点燃。该20毫米口径火炮系统原本计划装备改装型SH-60“海鹰”直升机，使用一部激光探测与瞄准（LIDAR）系统，从300米左右的防区外距离对水下深度约3米的水雷发动攻击。2000年，美国海军分析相关试验得出结论，20毫米口径火炮发射的RAMICS弹丸无法打击水深12米及以下的目标，美军需研发30毫米口径弹丸。30毫米口径RAMICS系统比20毫米系统更具威力，旨在从MH-60S“骑士鹰”直升机上发射超空泡弹丸。然而，RAMICS项目于2011年因成本及性能问题被终止。不过，其空化弹药技术并未浪费。为防御小型水面进攻艇，美国海军采购了MK 258 MOD 1作为其弹药组件的一部分，从MK 46 MOD 1火炮武器系统发射。MK 46 MOD 1是一种遥控海军火炮系统，配备Mk 44“巨蝮II”式链炮，安装于“圣·安东尼奥”级两栖船坞运输舰、近海战斗舰水面战模块、“朱姆沃尔特”级驱逐舰等航行器上。
▲30毫米MK258翼稳定型水弹道弹丸计算机生成图MK 258 MOD 1弹药
MK 258 MOD 1由纳莫公司与海军海上系统司令部达尔格伦水面战中心联合研制，是一种用于两栖平台的防御性弹药。其重150克，长188毫米，直径9毫米，锥形头部有一个直径为2.3毫米的圆筒平头延伸部分，可制造超空化效果。该弹丸的发射初速为1430米/秒，入水25米后的飞行速度仍能达到 1030米/秒。MK 258 MOD 1可从美国海军陆战队及海军的GI-30式30毫米凸轮炮、Mk 44“巨蝮II”式链炮中发射。
▲MK258 MOD 1“泳者”水弹道弹丸Cav-X弹药
挪威DSG技术公司正在研发Cav-X超空化弹药技术，能更好应对多层目标，并对抗来袭鱼雷。公司首席执行官乔恩·安德烈·嘉伯格表示，经过10年的研发，该公司已于2016年4月开始为北约超过10个成员国生产多环境弹药（MEA）。他表示，与传统弹药类型相比，Cav-X弹药在穿透目标第一层后继续前行的能力更强，因此可以应对多层目标；Cav-X弹药的空化核心能使弹丸更加可靠地进出水环境，即使是低角度射击也不会在水面形成跳弹；较大口径的Cav-X弹药可用于对抗从水面或水下平台发射的鱼雷，意味着装备“密集阵”近防系统或类似防空武器系统的舰船，将能像应对来袭导弹一样应对来袭鱼雷。
六、超空泡海上航行器
DARPA研究
DARPA于2005年启动“水下快车”项目，探索超空泡技术在潜航器方面的应用，旨在促成利用秘密、高速（高达100节）、有人或无人潜航器进行的人员及/或补给运输。该工作后来衍变为“超快速潜航运输”项目，寻求将潜航器置于一个水蒸气腔内，使其所承受的流体粘滞阻力呈几何级数降低，从而大幅减少动力需求。为进一步了解超空化相关物理现象及其在潜航器方面的应用，DARPA开展了建模、模拟及各种实验。2011财年以后，对“超快速潜航运输”项目的资助归于平寂。该项目可能被重命名并以“蓝狼”项目的名义重新出现在DARPA 2015财年预算中。“蓝狼”项目将在“超快速潜航运输”项目的成果基础上，研发一种无人潜航器验证机，其续航力及速度将超越常规水下系统，重量和体积不超过当前海军水下系统。DARPA在其2017财年预算请求中表示，“蓝狼”项目的重大技术挑战包括：集成动态增升减阻技术、符合有人平台安全性需求及认证的混合能源系统开发、系统集成与海上环境验证等。
▲美国朱丽叶船舶系统公司研制的小水线面双体“幽灵”号超空泡舰船私营公司研究
美国朱丽叶船舶系统公司（JMS）研制的小水线面双体（SWATH）高速航行器——即“幽灵”，以其可选减阻空化系统而闻名。“幽灵”号是一种具有未来主义奇特外观的舰。外界普遍认为，该舰的气体流减阻泡是由一个对转螺旋桨生成，但该公司公布的“幽灵”号图像及相关专利则显示，该舰的气体流可能是燃气轮机废气的受控气体泄放，其排气系统也能起到减阻的作用。这种降阻系统显然也适用于鱼雷及其他潜航器。（作者署名：国防科技要闻）
本栏目所有文章目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。凡本网注明版权所有的作品，版权均属于新浪网，凡署名作者的，版权则属原作者或出版人所有，未经本网或作者授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。
新浪军事：最多军迷首选的军事门户！
