中國的超音速潛艇，從上海到洛杉磯只要兩個(gè)小時(shí)。這是我在前兩天直播連麥時(shí)一位粉絲告訴我的。他言之鑿鑿的說，這項(xiàng)技術(shù)利用了水下激光推進(jìn)和超空泡減阻，是哈工大最新的研究成果，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用了。
哎呀，我聽完之后我心里真是五味雜陳。一方面，我當(dāng)然希望它是真的，因?yàn)閯e看中國現(xiàn)在的水面艦艇像是在下餃子，但是潛艇卻還是我們的短板；另一方面，我當(dāng)然知道它是假的， 而且是一眼假！
大家好我是火箭叔，下面聽我解釋。我搜了相關(guān)的內(nèi)容，類似這樣的報(bào)道還真不少。不過它們都指向了同一個(gè)來源——2024年4月22日《南華早報(bào)》的一則報(bào)道：“中國科學(xué)家即將研發(fā)出超高速靜音潛艇激光推進(jìn)系統(tǒng)”。
朋友們教你們一招，以后但凡看到的內(nèi)容粘一點(diǎn)《南華早報(bào)》的邊，就要小心，因?yàn)樗娴暮軙幑适?。還記得前幾天的16倍音速斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)吧，那個(gè)把大伙兒忽悠得一顛兒一顛兒的假新聞也是他家炮制的。
這篇報(bào)道也很夸張，你們看這一句——研究人員表示，這項(xiàng)新技術(shù)可以利用潛艇光纖涂層發(fā)出的2兆瓦激光功率產(chǎn)生近70000牛頓的推力——幾乎相當(dāng)于一臺商用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
我感覺我讀的是科幻小說。那研究人員真的說了些什么呢？從這篇報(bào)道的來源里面我們可以看到，這應(yīng)該是一個(gè)來自哈爾濱工程大學(xué)的研究，由該校機(jī)電工程學(xué)院的葛楊教授領(lǐng)導(dǎo)。
順著這條線索，我終于在學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)學(xué)報(bào)》2024年3月下里找到了這篇論文，它名叫《水下光纖納秒激光推進(jìn)的短微腔結(jié)構(gòu)性能研究》。
該論文的核心工作在于探索如何通過在水下光纖激光推進(jìn)系統(tǒng)中加入短微腔結(jié)構(gòu)來顯著提高沖量耦合系數(shù)，從而改善激光推進(jìn)效果。其引言當(dāng)中確實(shí)提到了“ 爆轟波進(jìn)行推進(jìn)......使之產(chǎn)生超空化現(xiàn)象，進(jìn)而大幅增加......射程。......得到......推力的提升”等等，但全文沒有一處地方說到什么2兆瓦激光和70000牛頓推力之類的話。
實(shí)際上，論文中使用的是低能量的脈沖激光，屬于微焦耳級別，與2兆瓦之間差了12個(gè)數(shù)量級。而推力方面，論文中說到，經(jīng)過微腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，單個(gè)目標(biāo)獲得的最大推力約在0.1牛左右，跟報(bào)道中的70000牛頓推力也相去甚遠(yuǎn)。估計(jì)寫那篇報(bào)道的作者也就是瞟了一眼引言就開始自行發(fā)揮了，可能連水下激光推進(jìn)到底是啥都不知道。
水下激光推進(jìn)是一種利用激光在水中引發(fā)局部高溫高壓現(xiàn)象來產(chǎn)生推力的技術(shù)。
當(dāng)高能激光通過光纖傳輸后聚焦到水中或吸收材料，如微球或金屬薄膜上時(shí)，會在局部迅速產(chǎn)生高溫、高壓的等離子體。這個(gè)等離子體在短時(shí)間內(nèi)急速膨脹，形成爆轟波或沖擊波，從而對周圍介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的推力，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)效果。但是目前，它還處于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究和小尺度數(shù)值模擬階段，多采用微焦耳級別的脈沖激光和微米或亞毫米級的目標(biāo)，實(shí)際觀察到的推力非常低。而當(dāng)前研究的熱點(diǎn)正是如何通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來提高激光能量轉(zhuǎn)化為沖量的效率。上面那篇論文的思路，就是用各種微腔結(jié)構(gòu)來限制爆轟波的能量擴(kuò)散，從而使更多激光能量集中轉(zhuǎn)換為推力。
但是，它們距離真正應(yīng)用于大型水下平臺，比如潛艇，還需要克服大量工程與物理上的挑戰(zhàn)。你想想看，在空氣中從上海到洛杉磯都不止兩小時(shí)，更何況是在密度比空氣大了800倍的水下呢。即便是有超空泡的加持，它也游不過音速吧。而且既然是裹在了氣泡里，那算的就更不該是水里的音速而是空氣里的音速了。這么多不合理的地方，怎么就會有人相信呢。
所以朋友們，我是火箭叔，別停下，要去探索呀！
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