隨著高性能艦船的快速發展，一些傳統的推進器已越來越無法滿足艦艇的實際需求了，因此，推動了適合高性能艦船的噴射推進器的發展。艦船的噴射推進主要有兩類：即噴水推進和水衝壓噴射推進。噴水推進已是大家非常熟悉的推進方式了，它被廣泛應用在高速水面艦艇（如導彈快艇、高速運輸艦等），及水下艦艇和武器裝備上（如魚雷、高速核潛艇等）。它的工作原理是將水流從前端（船底）吸入，經過推進泵增速後通過噴口向船後高速噴出，利用噴出水流的反作用力來推動船舶航行。

泵噴船的研究

傳統的噴水推進雖好，但是它需要一個龐大且複雜的系統來維持其運轉。如，採用電力傳動的噴水系統，它需要葉輪、驅動電機、變頻控制系統、發電機組、以及維護原動機運轉的各種管路系統等；而採用傳統軸傳動的噴水系統則需要葉輪、傳動軸、減速齒輪箱、離合器、主機、以及維護主機運轉的各種管路系統等。相比較下，水衝壓噴射推進則要簡單的多，現在較為成熟的研究——鈉水反應噴水發動機，它是利用水反應金屬燃料直接跟水發生反應，產生大量的氣體和能量來產生動力，因而具有獨特的優點而引起人們的廣泛關注和研究。

採用噴水推進的高速艦艇

鈉水反應噴水發動機可行性的理論依據

中學的化學知識告訴我們，鈉與水的反應是一個放熱反應，能放出大量的熱量，同時產生大量的氫氣（化學方程式為：2Na＋2H2O＝2NaOH＋2H2↑ ）。大量的熱量和大量的氫氣只要利用得當就將是巨大的能量，因為大部分熱機就是利用燃料燃燒產生大量熱量去加熱介質（蒸汽機燒鍋爐），或者直接產生高溫高壓的燃氣去推動活塞、葉輪等（柴油機、燃氣輪機等）。也正因此，奠定了鈉水反應噴水發動機可行性的理論依據。

鈉與水反應釋放出巨大的能量

鈉水反應噴水發動機的工作原理

事實上，鈉水反應噴水發動機，是艦艇推進裝置研究的前沿領域，如何更好的利用鈉與水反應的巨大能量是鈉水反應噴水發動機的研究重點。現在國內有學者正在研究一種向充水容器中注入金屬鈉的鈉水反應噴水推進系統。它的工作原理如下：

該方案是一個循環工作系統。首先將固態鈉放入鈉燃料室，並通過電熱絲對鈉料室進行加熱，使得固態鈉變成液態鈉，同時在反應室（水室）中注滿反應需要的水。工作時，將液態噴入反應室（水室），讓鈉跟水氧化劑在水室中發生劇烈反應，產生大量氫氣，並釋放大量能量。利用反應產生的氫氣以及反應釋放的部分能量使得水蒸發形成的水蒸氣增加容器壓力，使得容器內的水在高壓下加速噴出，產生推力。為隱藏航跡和提高效率，可以將氫氣收集於位於水室上方的氣室中，一部分導入鈉燃料箱作為液態鈉燃料的驅動力；一部分導入燃料電池作為發電用的燃料。當水室中的水噴完之後，打開氣室上部的閥門導出或排開氫氣，使水回充容器， 以進行下一次循環工作。參考資料《鈉水反應噴水發動機研究》

鈉水反應噴水發動機原理

鈉水反應噴水發動機存在的問題及其優越性

優越性：

鈉水反應噴水發動機和傳統的泵壓噴水推進裝置相比，其工作原理有著很大的相似性， 都是通過對進水增壓， 利用噴出水流的反作用力作為推力。但是鈉水反應噴水發動機的燃料直接在工作介質中反應做功，所以省去了傳統的泵壓噴水推進裝置複雜的系統（如，無軸泵噴系統中的驅動電機、變頻控制系統、發電機組、以及維護原動機運轉的各種管路系統等）。同時，通過對氫氣的物理能和化學能的利用來提高燃料的利用率：一方面利用回收的氫氣解決燃料電池的燃料問題，使燃料電池為艦艇供電，這樣能省去或減少輔機的裝機功率；另一方面可以利用反應釋放的氫氣產生高壓作為液態鈉燃料的驅動力及進一步增加鈉水反應噴水發動機的噴射壓力等。

傳統泵噴水系統非常複雜

存在的一些問題：

鈉屬於活潑金屬，如何安全的儲存是個很大的問題，尤其是應用在潛艇上時，在水下存在著很大的風險。同時，鈉水反應噴水發動機運轉時產生的附加產物，氫氧化鈉（化學式為NaOH）屬於強鹼，具有很強的腐蝕性，如何減少它對動力裝置的腐蝕也是一個很大的問題。

鈉非常危險，實驗室一般都是保存在煤油中

總結

總的來說，鈉水反應噴水發動機作為艦船推進器研究的前沿領域，現在還有很多的問題等待著科研人員去解決。但是其具有的優越性，是大家都能看得到的，所以其未來的發展還是非常可觀的。同時，隨著鈉水反應噴水發動機的成功，也必將會推動其它活潑金屬燃料發動機的發展，未來專門演變出一種金屬燃料的艦船發動機也不是不可能的。

作者：小船人的夢想 2019年5月9號

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