說起艦船的無軸推進器，大家肯定最容易想到的就是潛艇的無軸泵噴推進器，以及磁流體推進器了。但是這兩種推進器在超高航速下存在著固有缺陷，如潛艇的無軸泵噴推進器有運動部件，那麼在超高航速下，推進器的震動問題和空化問題就會很嚴重；磁流體推進器雖無運動部件，但是它會加熱海水，效率低，滿足不了超高航速需要的大推力要求。推進器無軸化的優越性相信大家都已熟知，那麼對於一些超高航速的艦艇，如航速超過80節的高速氣泡式氣墊船來說，有沒有一種無軸化的推進器適合它呢？今天筆者就來講講，一種適合超高航速的無軸推進器。

高性能艦船的研究，推進器是至關重要的部分

高性能艦船為何要研發新的衝壓泵噴推進器？

隨著超高航速表面效應船的發展，尤其是高速氣泡式氣墊船的發展，氣墊船的推進問題顯得日漸重要起來了。目前，高速氣泡式氣墊船主要採用的是超空泡螺旋槳和由水泵驅動的泵噴推進（噴水推進）兩種方式。這兩種方式均可在高航速下，提供較為合理的推進效率，同時，在艦艇航速未超過80節時（針對船型，這個航速並不是固定的），推進裝置重量與船的總重量之比亦可控制在較為合理的範圍內。但是若想進一步提高艦艇的航速，則會引起推進裝置重量的急劇增加，從而限制了艦艇的航速增加，所以超空泡螺旋槳和泵噴推進器等高速推進器就存在著一個臨界值。

超空泡槳

根據 G.F.Wislicenus推導的相關公式（主要適用氣墊船，相關公式這裡就不介紹了）可知：產生並傳動推力的推進系統重量大致隨速度的平方成正比。這表明，與速度有關的機器重量是一個臨界因素。因此，想要進一步提高艦艇航速，就要想辦法減輕高速船舶的推進裝置的重量，增大推進系統重量與艦艇總重量的比值。因而，尋求重量輕於現有推進系統的新型推進裝置，成為主流方向。航空技術的發展為艦船推進裝置提供了一種新的思路，脫胎於航空推進裝置的新型艦船高速推進裝置就此誕生，它就是具有重量輕、能提供高航速的衝壓泵噴推進系統。

燃氣輪機上艦，對於高速艦艇的發展起到了很大的作用

衝壓泵噴推進器的組成及工作原理

衝壓泵噴推進器的組成：

水下衝壓泵噴推進器（為了區別於航空衝壓發動機），它主要由衝壓水流進口、混合室、二相噴管三個部分組成。

衝壓泵噴推進器的工作原理

衝壓泵噴推進器的工作原理：

工作時，衝壓水流進口可使進入推進系統的水流的靜壓升高。增加靜壓的方法是將水流向內或向外預擴散。通過進口以後，水流進入混合室，這時將壓縮空氣噴入水流中。如果混合室中流體的速度能達到一定程度，紊流本身就可使水和擴散開來的氣泡混合起來，從而減小工作流體的平均密度。與混合室連在一起的是二相噴管，混合階段所產生的氣泡在二相噴管內向周圍流體膨脹，對水相做功，從而加快了混合速度。如果衝壓泵噴系統的噴管形狀適當的話，那麼洩流速度將大於進流速度，結果便產生前進推力。這種推力通常由兩種力組合而成，一種是作用在管道前部的正的增力，一種是作用在噴管內外壁上的負的增力。

零速時的衝壓泵噴推進器

衝壓泵噴推進器壓縮空氣的類型及其適用

衝壓泵噴推進系統一般採用兩種類型的空氣壓縮混合過程，即絕熱混合過程（向混合室壓入熱空氣）和等熱混合過程（壓縮空氣溫度與周圍環境溫度相等）。不同類型的空氣壓縮循環對推進效率影響非常重要。對於大型衝壓泵噴推進系統來說，應當採用等熱壓縮循環，因它所需的安裝軸馬力較小。但這種系統必須採用多級空氣壓縮機，多級壓縮機之間還必須裝有中間冷卻器。空氣壓縮機可直接和主機連在一起所以整個裝置特別輕，因為沒有任何轉動部件與水接觸，系統不易發生因吸人雜物而受到損壞的現象。

著名的無軸推進器“Inline Thruster”無法避免槳葉損壞的問題

結語

事實上，現在對於水下衝壓泵噴推進的原理的研究還不是十分清晰。但是，它具有結構簡單（由一根結構簡單的管道組成），在水下部分沒有任何活動部件，具有重量輕的特點；以及將壓縮空氣噴人管道的高壓區域便可形成二相射流，通過氣相的膨脹使通過噴管的流體獲得加速度從而產生前進推力，這些特點是得到研究人員認可的。衝壓泵噴推進這種二相流體可用Euler和Bayleigh的氣泡相對於水相的運動方程和熱動力學第一定律表示。運用電子計算機解這些方程即可算出推力和推進效率。一般推進效率可達到50％~60％，這遠超很多傳統的常規推進器，所以衝壓泵噴裝置是一種非常適合於高速表面效應船的推進系統。