2017年，央視《焦點(diǎn)訪談》鏡頭對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室里一套環(huán)形推進(jìn)裝置，馬偉明院士的一句話讓人驚訝：“中國(guó)無軸泵推技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用，領(lǐng)先就領(lǐng)先美國(guó)?！?/strong>

當(dāng)時(shí)沒人想到，這項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的技術(shù)突破，會(huì)在八年后讓美國(guó)海軍反潛體系面臨前所未有的挑戰(zhàn)。

當(dāng)湖南企業(yè)公布最新數(shù)據(jù)——無軸推進(jìn)器噪音降至90分貝，與海洋背景音基本持平，人們才真正意識(shí)到：水下裝備的“靜音革命”已經(jīng)到來。

這項(xiàng)讓美國(guó)追趕多年的技術(shù)，到底藏著怎樣的實(shí)力？

傳動(dòng)軸的“緊箍咒”

在潛艇和艦船的發(fā)展史上，傳動(dòng)軸曾是不可或缺的核心部件，但也始終是難以克服的技術(shù)瓶頸。

無論是早期的螺旋槳推進(jìn)，還是現(xiàn)代的有軸泵推，都離不開一根貫穿艇體的傳動(dòng)軸連接主機(jī)和推進(jìn)器，而這根軸恰恰是噪音和效率的“萬惡之源”。

傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)中，60%以上的噪音來自傳動(dòng)軸。高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸系與軸承的摩擦振動(dòng)會(huì)像鼓聲一樣向水中傳播，即便包裹再多隔音材料，也只能降低表層噪音。

美國(guó)“弗吉尼亞”級(jí)核潛艇采用七葉大側(cè)斜螺旋槳減少共振，英國(guó)“機(jī)敏”級(jí)用有軸泵推在螺旋槳外增加導(dǎo)流管，但這些改進(jìn)都沒跳出“傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)”的框架。

數(shù)據(jù)顯示，有軸泵推雖比傳統(tǒng)螺旋槳降噪15分貝，卻仍無法消除軸系振動(dòng)產(chǎn)生的低頻噪音，而這種低頻信號(hào)恰恰是海底聲吶網(wǎng)最容易捕捉的目標(biāo)。

效率損耗是另一大難題，傳動(dòng)軸從主機(jī)到推進(jìn)器要經(jīng)過多級(jí)傳動(dòng)，動(dòng)力損耗至少15%以上。更麻煩的是，傳動(dòng)軸必須沿艇體中軸線布置，占去大量?jī)?nèi)部空間。

潛艇設(shè)計(jì)師們?yōu)榱吮茏寕鲃?dòng)軸，往往要犧牲艙室布局的合理性，武器裝載量和設(shè)備安裝都受到嚴(yán)重限制。

對(duì)于追求“靜音隱蔽”和“高效突擊”的核潛艇來說，傳動(dòng)軸就像一道解不開的“緊箍咒”。

無軸設(shè)計(jì)的三大突破

無軸泵推技術(shù)的革命性，就在于徹底拆掉了這根“麻煩的傳動(dòng)軸”。

它將驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接集成在螺旋槳外圍的環(huán)形導(dǎo)流管內(nèi)，通電后電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力，這種“電機(jī)-螺旋槳”一體化設(shè)計(jì)，帶來了三大顛覆性改變。

首先是噪音控制的“源頭革命”，沒有傳動(dòng)軸后，軸系摩擦、振動(dòng)產(chǎn)生的噪音被徹底消除。

湖南企業(yè)的公開數(shù)據(jù)顯示，無軸推進(jìn)器的機(jī)械振動(dòng)噪音比傳統(tǒng)系統(tǒng)降低90%，再加上導(dǎo)流管優(yōu)化水流減少的空化噪音，整體噪音水平能壓降至90分貝。

這相當(dāng)于海洋背景噪音的平均值，意味著潛艇在水下航行時(shí)，聲吶幾乎無法區(qū)分其與自然環(huán)境的聲音差異。

更關(guān)鍵的是，無軸設(shè)計(jì)避免了“螺旋槳-軸系-艇體”的耦合振動(dòng)，那種容易被探測(cè)的低頻噪音降低幅度超過20分貝，讓反潛網(wǎng)的探測(cè)距離縮短了一半以上。

其次是動(dòng)力效率的“躍升”，取消傳動(dòng)軸后，動(dòng)力傳輸環(huán)節(jié)從“主機(jī)→傳動(dòng)軸→推進(jìn)器”簡(jiǎn)化為“電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”，機(jī)械效率從傳統(tǒng)系統(tǒng)的60%-70%提升至80%以上。

湖南企業(yè)的22KW無軸推進(jìn)器實(shí)測(cè)顯示，同等功率下其推進(jìn)效率比有軸系統(tǒng)高20%，這意味著在相同能耗下，艦船續(xù)航能力能提升五分之一。

對(duì)于潛艇來說，這種效率提升不僅意味著更遠(yuǎn)的航程，更能在靜默巡航時(shí)大幅降低能量消耗。

最后是空間利用的“解放”，沒有了貫穿艇體的傳動(dòng)軸，水下裝備的內(nèi)部空間將增加30%以上。

設(shè)計(jì)師們不必再為避讓傳動(dòng)軸而妥協(xié)，武器艙和設(shè)備艙的布局更加靈活。

在民用領(lǐng)域，采用無軸技術(shù)的救援艇能搭載更多救生設(shè)備，模塊化設(shè)計(jì)讓載重能力提升至800KG。

在軍用領(lǐng)域，這意味著潛艇可以裝載更多垂直發(fā)射單元和新型聲吶設(shè)備，作戰(zhàn)能力得到質(zhì)的飛躍。

中國(guó)領(lǐng)先的核心密碼

無軸泵推并非簡(jiǎn)單的“拆軸換電機(jī)”，它的實(shí)現(xiàn)依賴兩大核心技術(shù)支撐，而這正是中國(guó)實(shí)現(xiàn)反超的關(guān)鍵所在。

中壓直流綜合電力系統(tǒng)堪稱無軸推進(jìn)的“動(dòng)力心臟”，這套由馬偉明院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系統(tǒng)，能智能分配全艇電力。

高速航行時(shí)優(yōu)先給推進(jìn)電機(jī)供能，靜默狀態(tài)下則重點(diǎn)保障電子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，其能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)90%，遠(yuǎn)超美國(guó)福特級(jí)航母采用的中壓交流系統(tǒng)（約60%）。

這意味著中國(guó)無軸推進(jìn)器能在體積更小的情況下輸出更大功率，解決了美國(guó)TangoBravo項(xiàng)目長(zhǎng)期卡殼的“動(dòng)力不足”難題。

美國(guó)海軍研究署曾承認(rèn)，他們的無軸原型機(jī)因電力分配問題，單臺(tái)推力僅能達(dá)到中國(guó)同類產(chǎn)品的60%。

特種材料和集成工藝的突破同樣關(guān)鍵，無軸電機(jī)要在海水環(huán)境中長(zhǎng)期工作，必須耐受高壓、腐蝕和強(qiáng)電磁干擾。

中國(guó)研發(fā)的2200兆帕級(jí)特種鋼讓導(dǎo)流管既能承受深海壓力，又能減少水流阻力；耐海水腐蝕的絕緣材料使電機(jī)壽命延長(zhǎng)至10000小時(shí)以上。

更重要的是“電機(jī)-導(dǎo)流管-葉片”一體化制造工藝，讓整套系統(tǒng)體積比美國(guó)原型機(jī)縮小40%，卻能輸出更大功率。

這種“小體積、大功率”的優(yōu)勢(shì)，讓無軸技術(shù)能適配從小型潛航器到大型核潛艇的各類裝備。

角色反轉(zhuǎn)

美國(guó)曾是無軸推進(jìn)技術(shù)的最早探索者，2004年就通過TangoBravo項(xiàng)目啟動(dòng)相關(guān)研究，目標(biāo)是在下一代核潛艇上應(yīng)用無軸泵推。

但二十年過去，中國(guó)已實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地，美國(guó)卻仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，這種差距背后是多重技術(shù)困境的疊加。

首先是電力系統(tǒng)的代差，美國(guó)采用中壓交流綜合電力系統(tǒng)，存在功率密度低、穩(wěn)定性差的問題。

當(dāng)無軸電機(jī)需要大功率輸出時(shí)，交流系統(tǒng)容易出現(xiàn)電壓波動(dòng)，不得不采用多臺(tái)小功率電機(jī)組合驅(qū)動(dòng)，反而增加了噪音和故障風(fēng)險(xiǎn)。

而中國(guó)的中壓直流系統(tǒng)能直接驅(qū)動(dòng)大功率永磁電機(jī)，單臺(tái)即可滿足大型核潛艇的推進(jìn)需求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可靠性更高。

其次是材料和工藝的瓶頸，美國(guó)無軸原型機(jī)的電機(jī)線圈在海水環(huán)境中容易腐蝕，使用壽命僅為中國(guó)產(chǎn)品的三分之一。

其導(dǎo)流管采用的傳統(tǒng)鋼材強(qiáng)度不足，在高速水流沖擊下會(huì)產(chǎn)生額外振動(dòng)噪音，不得不增加壁厚導(dǎo)致推進(jìn)效率下降。

這些問題導(dǎo)致美國(guó)海軍不得不承認(rèn)，他們的無軸技術(shù)至少落后中國(guó)5-8年。

產(chǎn)能差距同樣明顯，我們已實(shí)現(xiàn)無軸推進(jìn)器的模塊化批量生產(chǎn)，2025年產(chǎn)能達(dá)到每年200臺(tái)套，可滿足從救援艇到核潛艇的各類需求。

而美國(guó)相關(guān)企業(yè)還在解決生產(chǎn)線調(diào)試問題，預(yù)計(jì)到2030年才能實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。

這種產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)意味著中國(guó)能更快將技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際裝備，在水下力量建設(shè)上形成“技術(shù)+數(shù)量”的雙重優(yōu)勢(shì)。

從馬偉明院士2017年宣布技術(shù)突破，到現(xiàn)在技術(shù)成熟量產(chǎn)，中國(guó)無軸泵推技術(shù)用八年時(shí)間完成了從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)用化的跨越。

這項(xiàng)技術(shù)不僅讓水下裝備實(shí)現(xiàn)“靜音隱身”，更通過軍民融合帶動(dòng)了材料、電力、制造等產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)。

當(dāng)美國(guó)還在為傳動(dòng)軸的“緊箍咒”煩惱時(shí)，中國(guó)已經(jīng)用“無軸設(shè)計(jì)”打開了新世界的大門。

在深海這個(gè)戰(zhàn)略新疆域，技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶來的不僅是裝備性能的提升，更是國(guó)際話語權(quán)的重塑，這或許就是無軸泵推技術(shù)最深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略價(jià)值。