水下排气可以减少红外辐射,为何有人说大型水面舰艇很少采用?
水下排气主要是一些潜艇所使用的技术,水上舰艇一般采用喷淋降温、发动机快速降温等手段来降低红外辐射。水面舰艇对红外的特征的遮蔽需求相对较小,也就这几年因为光电技术的进步,红外制导和探测越来越厉害,才催生了海上军舰对红外辐射源的遮蔽需求。
按照现代舰艇热辐射源的分析,排气管和高温排气的辐射,占据了舰艇中红外区99%的辐射信号,远红外区48%的辐射信号,如果敌方探测手段过硬,这就是一盏指路明灯。可以说,未来的军舰对红外特征的屏蔽需要相当的重视。
小型舰船运行的区域与大型军舰不一样,它们多在近海活动和执行任务,隐蔽需求很高,尤其是红外特征,对它们执行夜间秘密任务影响非常大。所以自然而然的要侧重于这方面的设计,又因为水下排气很简单易行,且小型舰艇的红外特征本来就不大,因此它们也就被应用在了小型舰艇上。
就目前的技术而言,很难取得“军舰战斗力设计”与“红外隐身”方面的共存。大型军舰一般采用直接的空气冷却技术,通过将冷空气从冷却缝隙引入排气管段,形成金属分割的间层,给排气管壁和废气进行降温。
此外,由于大型军舰的结构庞大,所以它们还有更多的空间用来安排“水冷降温装置”,我们可以将这种装置分为两种,分别是“水流水冷系统”和“喷淋降温系统”。
“水流水冷系统”其实就是利用通海阀引入海水,然后利用管网和水套夹层等等,为废气和排气管、发动机降温的一种手段。这种系统的技术并不复杂,很早的军舰就有应用。
“喷淋降温系统”属于目前还在发展中的一种技术,顾名思义,通过喷淋系统,将海水喷射到高温热流口上,让蒸汽迅速带走热量,达到快速降温的目的。这种技术一般多见于潜艇上,如日本的“苍龙”。但美军一直都在驱逐舰上测试和应用这种技术,像早期的斯普鲁恩斯级驱逐舰,一些阿利伯克级驱逐舰,还有现在的朱姆沃尔特上都使用了喷淋技术。
然而除了这些已经实现的技术,“水下排气”本身也存在许多问题,令大型舰艇无法轻易用之。
比如“排气量”。就拿LM-2500燃气轮机为例,这款发动机在世界上覆盖面极广,美国、欧洲、日本甚至我国海军都有装备,然而一台LM-2500-30 的单机功率就达到了3万多马力,许多舰船都是双机甚至4机配置,想想这要多么大的排量?假如要制作水下排气口的话,这个孔径的大小和分布怎么也比烟囱要大。
如此可能会造成个极为尴尬的局面,舰体需要专门进行一些特殊设计,以使之符合水下大排量的排气需求。儿这样的军舰开起来,会在舰体四周憋出许多道泡泡和烟幕;水下排气的设施也会增加军舰的航行阻力、结构强度,甚至还降低了军舰的隐蔽性。
如美国的海影号隐身试验舰,它将发动机废气通过双体船壳排到了水下,然而运转起来它就像块棺材板在澡盆里放屁,甚至能影响到双体船的稳定性。但这要是换成4台LM-2500-30,马力超10万的“阿利伯克”驱逐舰……它可没“海影”这么极端到影响战斗力的隐身需求。
也正因为如此,水下排气只适合一些小型的军舰,它们无需那么大的排气量,较多的近海任务也让它们对红外特征控制更加敏感,亦无需在船身上动大手术。
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