超音速鱼雷可以制造吗?

时间:2021-07-20 09:52:55   作者:
这个问题在网上有一些很好的答案,但没有一个能解释为什么我们不能制造超音速鱼雷。

需要注意的是,人们通常认为鱼雷是在水下活动的,而不是在水面上活动的。制造一种比船头波更快的无人驾驶快艇鱼雷并不困难,但也不是比现有鱼雷快得多。

超音速鱼雷可以制造吗?

正如许多人所提到的,声音在水中的速度约为每秒1500米。如果我们的速度比这个慢,水就不需要压缩来给飞船让路。相反,当车辆向前移动时,车前有一个高压区,车后有一个低压区,并向侧面加速水沿径向向外和轴向向后围绕着车辆向前移动。靠近水面的车辆也会产生弓形波:水表面的突起储存了(部分)由车辆排开的水量。

如果我们想让物体速度更快,在水下,水向一侧移动的速度是不够快的。车辆会产生冲击波。冲击波会压缩水,为飞行器腾出空间。

问题是冲击波中的压强。我们习惯于谈论飞机或子弹在空中以超音速飞行。空气在海平面的绝热体积模量为142 kPa。冲击波中增加的压力大约在这个量左右。这是足够大的,很少有超音速飞机可以管理超音速飞行在海平面。通常情况下,它们的绝热体积模量是30 - 40kpa。

水的体积模量是2.1 GPa。这比海平面上的空气大4个数量级。产生这样的冲击波需要如此大的力以至于我们不再关心阻力这样的小问题。问题在于本质上没有足够强的材料能够在如此大的各向异性压缩下保持形状。

我的意思是说,如果你用十亿帕斯卡钢(一种最近开发出来的奇异钢合金)制成一根固体棒,然后以1600米/秒的速度加速它进入水中,它就会飞溅起来,就像它撞上了坦克装甲一样。没有办法制造出足够坚固的外壳来为任何类型的推进系统腾出空间(这可能需要像高炸药那样的东西来产生足够高的出口压力)。
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