鱼雷热动力与电动力系统的比较

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1、鱼雷热动力与电动力系统的发展现状及比较宋润华（西北工业大学航海学院710072）1引言鱼雷是用以攻击、摧毁潜艇和水面舰船的重要海战武器。作为海战的主要武器，鱼雷武器具有多方面的战术技术性能指标，其中主要的有航速、航程、最大航深、噪声和无迹性等。随着科学技术的发展，高新科学技术不断地应用到战争中来，为了在未来海战中占据更大的优势，鱼雷正朝着高航速、远航程、大航深、低噪声方向发展。鱼雷动力系统是鱼雷的主要组成部分之一，无论从重量和体积的角度来看在全雷中都占有很大比例。且鱼雷主要的战术性能指标直接取决于鱼雷的动力系统。鱼雷动力系统一般有能

2、源储备与供应系统、发动机、推进器等部分组成。鱼雷动力系统可分为热动力系统和电动力系统两大类。热动力系统的能源是推进剂，利用推进剂燃烧反应释放的热能来做功，故其发动机是热力发动机。电动力系统的能源是动力电池，利用动力电池放电释放的电能来做功，故其发动机是推进电动机。2鱼雷先进动力的发展能源是决定动力发展的最主要因素，下面以能源为纲说明鱼雷先进动力的发展概况。2．1二氧化物／JP5燃料热动力瑞典TP2000鱼雷使用浓H0／柴油、活塞发动机、半闭式循环动力系统的成功，使得美国决定发展类似的“二氧化物／JP5动力”以代替单组元燃料OTI'O

3、动力。这种能源的比能量比OTI'OII动力高，废气可溶于水、环保良好、隐蔽性好、一次维修多次使用。美国计划用“二氧化物／JP5能源，依次发展：(1)开式循环的活塞发动机动力系统，(2)闭式循环的活塞发动机动力系统，(3)闭式循环的涡轮发动机动力系统，以提高鱼雷航速、航程和装药量。JP5是一种喷气燃料，我国有类似成分且比能量更高的JPl0燃料。“二氧化物”的成分还没有资料报道，如果是“浓H0”，则解决其使用安全性是难题。虽然瑞典解决了“浓H0”的安全使用问题，但美国、英国和俄罗斯都没能很好解决。俄“库尔斯克”号潜艇的沉没就是鱼雷采用“

4、浓H，0，”造成的。2．2HAP／0rFr0燃料热动力这种能源是高氯酸羟胺和orI3"O-II，它的比能量是orI3"O—II燃料动力的1．5倍，航迹很小，使用安全英国“旗鱼”鱼雷使用HAP／OrI3"O、涡轮机、开式循环动力系统，其航速和航程达到了世界领先水平，英国“旗鱼”HAP／Orlq'O能源涡轮机开式循环动力系统。2．3AL／AgO电池电动力AI／AgO电池比能量高，理论值1090Wh／kg，目前可达100～180Wh／kg。AI／AgO电池是美国最先研究的一种可用于鱼雷的高能堆式电池，曾希望用于先进的轻型鱼雷(ALWT)，

5、但该雷最终选用了Li／SF闭式循环(该雷后称MK50)。后来意大利想在A290轻型鱼雷上应用，法国想在“海鳝”轻型鱼雷上应用。由于需要丰富的发展经验和大量经费，导致意大利和法国联合发展，结果使用这种电池的MU90鱼雷在1996年达到了预期的初始作战能力，其电动力系统为无级变速，使用单转永磁无刷电机。MU90鱼雷动力系统性能超过了MK46鱼雷的OTID动力，接近MK50鱼雷的Li／SF闭式循环动力。这种动力的高性能需要复杂的电池电解液系统作保证，图1是法国AL／AgO电池的电解液系统。该系统的功能是：(1)供应浓度基本不变(最佳30％

6、)的电解液到电池堆的正、负极板之间，电解液在正、负极板之间必须均匀流动；(2)把电池堆化学反应的热量带出来，保持温度在7O。C～9O。C内；(3)把电池堆化学反应的的氢气和其他反应产物分离并排出去。法国SAFF公司现在正将AI／AgO电池用于重型“黑鲨”／IF21鱼雷，预期航速≥50kn、航程>150km，电机为双转永磁无刷直流电机，无级变速，为减小辐射噪声未使用齿轮减速器。德国也在研制使用AI／AgO-电池的重型鱼雷DM2A4，预期航速>150kn、航程>150km，电机为单转永磁无刷同步电机，无级变速。估计完善的电解液系统和电极

7、材料的微量元素是研制难题的一部分。2．4高性能Li电池电动力高性能Li电池有Li／SOC1、Li／H0和Li／AgO等。其中取得进展最大的是Li／SOC1电池，该电池理论比能量高达1474Wh／kg，实际值>250Wh／kg，是各种电池中最高的，高的放电速率可使鱼雷航速达60kn。1984年前后美国就开始研制了轻型鱼雷用Li／SOC1电池，但因电池堆内部短路或放电过程中热积累引起热失控产生爆炸而未能成功。法国也研制过用于重型鱼雷的这种电池，输出功率600kW，比能量200—250wh／kg，工作时间12min，电池组总长度2m。法国

8、在研制中遇到的主要问题也是热失控产生的爆炸问题。Li／SOC1：电池的热失控爆炸问题已研究了2O多年，但机理仍不十分清楚，估计短时间内难以解决。2．5SCEPS和ADSCEPS闭式循环热动力SCEPS为“储存化学能推进系统”的英文缩写