相比空气,水能产生更大的摩擦力,这意味着常规潜艇不能像飞机一样快。然而,在冷战时期,前苏联就曾研发出被称为“超空泡”的技术,在艇体表面和水之间产生一个气体空腔,因此减小了阻力,增大了艇的航速。苏联用超空泡技术研制的Shakval“暴风”超高速鱼雷就曾经达到了每小时370公里的速度,相比任何传统鱼雷都要快得多。
理论上,超空泡水下航行器可以达到音速,约为5800公里/小时,这将大大缩短水下航行的时间。2001年美国加州理工学院的一份报告显示,超空泡水下航行器能在1小时内横跨大西洋,在大约1小时40分钟横跨太平洋。
然而,超空泡技术在应用中面临两大难题,一是水下航行器需要高速启动,时速在接近100公里时才能产生和维持住气泡;二是极难使控制航行器的运动方向。因此,超空泡的实际应用仅限于无人驾驶航行器,比如鱼雷,但几乎所有的这些鱼雷都是以直线前进因为难以转弯。
李教授说中国科学家寻找到了一种创新性的方法解决这两大难题。进入水中后,该团队研发的超空泡潜航器会在其表面持续“喷洒”一种特殊的液体薄膜,尽管这种薄膜可能会被水流冲走,但同时也能显著地减少航行器在低速时的阻力。
在速度接近75千米/小时或者更高的时候,潜航器将进入超空泡阶段。这种人造的液体薄膜能够帮助潜航器转弯,通过精确控制,可以在航行器的不同部分产生不同的摩擦力。
“我们的方法不同于其他任何的技术,比如矢量推进或者是引擎推力”,李教授说。“通过结合液体薄膜与超空泡技术,我们可以显著降低潜航器的高速启动难题,并使得潜航器更容易控制。”
然而,李教授也说在超空泡潜艇旅行成为可能前还有许多问题需要解决。除了控制问题,还需研制强劲的水下发动机以为潜航器提供更远的航程。例如俄罗斯研制的超空泡鱼雷,其有效航程就只有11至15公里。
李教授说,超空泡技术不仅能用于军事领域,在未来,还可能使水下运输或者水上运动等受益。“如果一件用以可以创造并保持许多小气泡,那么就可以显著减少水的阻力,可以毫不费力地在水中遨游。”
除了俄罗斯,像德国、伊朗、美国等国家都曾研究过使用超空泡技术的船艇或武器。