福特号航空母舰上的螺旋桨，重达30吨，请对比左下角那5人。

在我们印象中，船无非就是在尾部吊装一个或几个螺旋桨以进行推进，如上图福特号航母这般。

然而，不少非军迷朋友所不了解的是，诸如美国海狼级核潜艇，英国机敏级等先进核潜艇，却是使用“泵射推进”。

而像美国濒海战斗舰等这样的高速舰使用的又是“喷水推进”，咱们先说后者，因为两者极为类似。

何为喷水推进？

上图为美国濒海战斗舰独立号，它使用的就是“喷水推进”。

使用“喷水推进”的舰船，我们任何时候都甭想看到它的螺旋桨，最多只能看到上图那4个装置。

怎么运作的？

运作的大概原理就如上面的剖视动图。静态图如下：

推进时，就是下图这样子。

据一些资料上说，某大型船只上的喷水推进装置，其总流量非常惊人，相当于美加边界的尼亚加拉瀑布的平均水流量。

到这里，有的网友会有疑问，传统的螺旋桨外露推进，可以方便转向和倒车。而使用喷水推进的船只又是如何实现拐弯和倒车的？

倒车很简单，原理恰如上面的动图。

而转向的原理，咱们来看看美国濒海战斗舰独立号的变种姊妹舰，USS Tulsa (LCS-16) 塔尔萨号。

塔尔萨号安装4个喷水推进，全功率推进时，每秒的水流量24000加仑，合每秒90吨水流量。

作为对比，我国黄果树大瀑布水流量一般保持在每秒8至12吨，当然，黄果树片区普降大雨时例外（最大时，黄果树大瀑布水流量高达每秒690吨）。

濒海战斗舰上的每一个“喷水推进”装置都如此灵活，这让濒海战斗舰相比于其他战舰，操作更灵活。

泵射推进

“泵射推进”与“喷水推进”原理是相似的，只不过，前者用在核潜艇上，后者多用在军舰和民用船舶上。

一个在水面，一个潜行于水下，我们总不能期望它们的推进装置长相一样，称呼还一样。

老式潜艇上的螺旋桨，图片来自Weston Westmoreland。

而现代的先进核潜艇是看不到螺旋桨的。

某些先进核潜艇的泵射装置如上图，而实物图如下：

图片来自美国海军研究所的Jeff Head。

上图为造价23亿美元的美国弗吉尼亚级攻击型核潜艇，因为核潜艇都是各大国的核心机密，故这艘弗吉尼亚级攻击型核潜艇上浮时，其泵射装置是用一块布遮挡起来的，其内部结构无法知晓。

因此，我们只能通过上面这张大概的参考图来略知一二，而实际结构可能会出入很大。

总之，我们只要知道，泵射推进跟喷水推进有一点是类似的，都是用“管子”将螺旋桨包起来。

泵射推进,有哪些优势？

核潜艇使用泵射推进，核心出发点就是为了静音。螺旋桨外漏容易产生空泡噪音，这会让核潜艇难以成为真正意义上的“大洋黑洞”。

上图为螺旋桨在水中产生空泡的高速摄影图。空泡的产生跟压力密切相关，而用“管子”把桨叶包起来后，管子里的水流很急，桨叶受到的动压很大，空泡不容易产生。

美国海军工程试验站为了对比泵射推进和普通螺旋桨推进时的噪音。他们上世纪曾经做过对比实验，结果表明，泵射推进比普通的螺旋桨推进最高可低20分贝左右，差距非常大。

而在舰艇上使用喷水推进，最大的好处是操纵性和倒车性能优越；舰体外的附件少，减少了阻力。

另外，跟外露螺旋桨相比，使用喷水推进的船可在浅水活动，因为只要入水口被淹没就行。还有就是，因为旋转部件是包裹起来的，所以里面的桨叶能得到很好的保护，不会切割外面的礁石和鱼儿。

鲸鱼背上的累累疤痕，拜某条船的上的螺旋桨所赐。

也正因此，一些救生艇也使用喷水推进。原因不难理解，我们得把人完完整整地救上船，而不是弄成几块后……

我国的潜艇用无轴泵喷推进器

在核潜艇推进装置研发上，中国已取得领先美国的技术成果。由中国武汉海军工程大学马伟明院士团队研制的“潜艇用无轴泵喷推进器”，将应用在中国下一代核潜艇上！“无轴泵喷推进器”，是世界各海军强国竞相开发的新型推进装置，它比“有轴泵喷推进器”要先进一代。目前，英美等国海军最先进的核潜艇上，配装的均是“有轴泵喷推进器”。

2017年5月30日，中国中央电视台播发报道，称中国工程院院士、中国武汉海军工程大学马伟明少将所在团队研制的“潜艇用无轴泵喷推进器”，在技术领先美国十年。中国的下一代核潜艇上，将用上中国自主研发的“无轴泵喷推进器”。

　　图注：英国“机敏”级核潜艇也使用泵喷推进器，不过是有轴的

　　图注：美国“弗吉尼亚”级核潜艇，尾部的圆柱状装置就是泵喷推进器

无轴泵喷则是把驱动轴带动叶轮改成电机驱动，而且电动机不是安装到潜艇的中心轴线，而是布置在环状导管内，不需要中心驱动轴，螺旋桨（转子）也不再是一体式的，而是由多个单独的叶片组成，从中心驱动变成了四周驱动，所以叫无轴泵喷。

　　图注：国外研制的无轴螺旋桨，能看出转子不是一体式的，而是由多个单独的叶片组成，从中心驱动变成了四周驱动

大家知道，潜艇按所用动力装置来分类，可分为常规动力潜艇与核动力潜艇两大类。按所用推进装置来分，可分为螺旋桨推进器潜艇与泵喷推进器潜艇两大类。

泵喷推进器，是一种比螺旋桨推进器运行噪声更小、推进效率更高、技术上更先进的推进器。

潜艇用推进螺旋桨在运行时，由于叶片振动及空泡的存在，会产生很大噪声。这种噪声辐射到海水中后，容易被敌方反潜声呐捕捉到。

为降低潜艇推进螺旋桨的运行噪声，人们想了很多办法。其中一种办法就是给潜艇配备七叶大侧斜螺旋桨。潜艇是否采用七叶大侧斜推进螺旋桨，曾是潜艇是否先进的一个标志。七叶大侧斜螺旋桨，是一种噪声较低的推进装置。

但七叶大侧斜螺旋桨并不是一种完美的推进装置。

科学家与工程师经过反复试验发现，如果在螺旋桨外面罩上一个隔音隔振的导流罩，就可进一步降低螺旋桨的运行噪声。

科学家与工程师继续研究下去，就弄出了一种比螺旋桨推进器更先进的潜艇用推进装置——泵喷推进器。与传统的螺旋桨推进器相比，泵喷推进器在外观上的最大特点是，它的推进桨叶，被包裹在一个环形导流罩内。

泵喷推进器在大幅提高推进效率的同时，辐射出的噪声比七叶大侧斜螺旋桨还要低很多。

最早在潜艇上使用泵喷推进器的国家，是英国。步英国后尘，美国人也为自己的核潜艇开发了泵喷推进器。目前，英国的“特拉法尔加级”“机敏级”、与美国“海狼级”“弗吉尼亚级”等先进攻击核潜艇上，都采用了泵喷推进器。美国正在规划中的下一代战略导弹核潜艇“哥伦比亚级”，也铁定要使用泵喷推进器。

因受时代与技术的限制，截至目前，欧美国家所有先进核潜艇使用的“泵喷推进器”，都是“有轴泵喷推进器”。

“有轴泵喷推进器”在结构上，由固定不动的环形导流罩与其内的螺旋桨两部分组成。螺旋桨的作用是驱动海水从导流罩内部流过，从而产生推力。但它的螺旋桨，仍是由一根来自潜艇耐压壳内的传动轴驱动的。这根传动轴，一头连着潜艇艇内的蒸汽轮机或电动机，一头连着螺旋桨的中心轴。

采用“有轴泵喷推进器”的潜艇，仍有贯穿艇体耐压壳的传动轴系存在。因而，潜艇在航行时，这个传动轴系与艇体、传动轴系与泵喷推进器之间，会相互影响而产生可暴露潜艇行踪的噪声。

所有的电动机，都由定子与转子两大部分构成；泵喷推进器，也由外部的环形导流罩与罩内的推进桨叶两部分组成。

在“无轴泵喷推进器”中，电动机的定子被集成在环形导流罩中，与环形导流罩合二为一了；电动机的转子则与导流罩内的推进桨叶融为一体了。

或者说，在“无轴泵喷推进器”中，其推进桨叶，是直接由安装在导流罩内的电动机驱动的，而不是由来自艇体内发动机或电动机的驱动轴驱动。

“有轴泵喷推进器”推进桨叶，由中心轴驱动。而“无轴泵喷推进器”的推进桨叶，由导流罩内的电动机从四周驱动，根本就没有中心轴。潜艇在配置“无轴泵喷推进器”后，其推进器与潜艇耐压壳内的汽轮机或电动机之间，不再有复杂的机械轴系联系。因为在“无轴泵喷推进器”中，驱动泵喷推进器的电机、推进桨叶、环形导流罩已被集成到一起了，或说一体化了。

“无轴泵喷推进器”与艇体耐压壳内的动力装置，只存在电缆联系。电缆负责将潜艇艇体内的电力与控制信号，传送到“无轴泵喷推进器”上；“无轴泵喷推进器”上配装的各种监控传感器收集的数据，也通过电缆回传到潜艇艇内，供潜艇操作人员决策用。

（图为中国094、093型核潜艇发射武器场面）

潜艇采用“无轴泵喷推进器”的好处很多：

第一，因为没有“有轴泵喷推进器”上那根来自潜艇艇体内的主传动轴，所以它在运行时，就没有了主传动轴系产生的噪声。

第二，由于“无轴泵喷推进器”是把电机布置在艇体外部的环形导管上，所以还能节省潜艇艇体舱内的宝贵空间；

第三，“无轴泵喷推进器”与艇体内部只存在电缆联系，所以它的布置非常灵活。它可以装在潜艇尾部正中轴线上，也可装在潜艇尾部两侧，还能设在潜艇的各种舵上。甚至可设置在潜艇艇体内，与潜艇融为一体。在潜艇艇体前后各开一个口子，两个口子之间的导流管内，就可放置“无轴泵喷推进器”。

有人觉得“无轴泵喷推进器”技术很神秘，这是一种误解。实际上，舰船用“无轴泵喷推进技术”，与民用电动汽车及电瓶车上使用的“无轴驱动技术”有很深渊源。

我们常见的电瓶车及某些电动轿车中，就使用了“电动机直接驱动车轮技术”。“电动机直接驱动车轮技术”，就是一种“无轴驱动技术”。因为使用这种驱动技术的电动轿车与电瓶车，驱动车轮前进的动力，是由安装在车轮上与车轮已合为一体的电动机驱动的。装在车轮上的电动机，与发动机之间，只有电缆联系。而在普通汽车上，其发动机舱内发动机产生的动力，需要通过变速箱与复杂的轴系作中介，才能传递到车轮上，以驱动车轮转动。

在“无轴泵喷推进器”的研制方面，中国起步稍晚于美国，但进步神速。从目前的研究情况来看，在该项技术的研发上，中国已超越美国而处于全球领跑者地位。

但“无轴泵喷推进技术”要实现工程化应用，要成功应用到潜艇上去，还需要解决一系列技术难题。

首先，需要解决舰船舶综合电力技术实用化难题。因为无轴泵喷推进器的转子叶轮是使用大功率电动机驱动的。这些电动机一方面是耗电大户；另一方面因潜艇的航速变化范围大，所以这些电动机工作时对电力的需求，也是在随时变化的。潜艇需采用综合电力系统，才能对发动机提供的电力实施精确化调度，从而使“无轴泵喷推进器”在得到足够与持续的电力供应时，潜艇上其它设备与武器装备的用电，也可得到满足。

这一个难题，对中国来说，已不是难题。因为中国工程院院士、中国武汉海军工程大学马伟明少将领导的科研团队，已完成第二代船舶综合电力系统——中压直流船舶综合电力系统的研发工作，这是一种领先欧美一代的先进技术。

英国45型驱逐舰、美国“福特级”航母上使用的是第一代船舶综合电力系统技术，即中压交流船舶综合其次，需研制出功率大、体积小、重量轻的驱动电机。排水量几千甚至上万吨的核潜艇，如果仅配装一台“无轴泵喷推进器”的话，这台推进器的可用功率，就得达到几万马力。这台推进器所用的电动机，在功率足够大的同时，还必须具备体积小、重量轻特点。否则，它根本装不进“无轴泵喷推进器”的环形导流管内。

三是“无轴泵喷推进器”所用电动机，要能在高盐高腐蚀性的环境中长期工作。“无轴泵喷推进器”的内置电机，必须暴露在恶劣的水环境中，以让海水流过电动机定子和转子之间的间隙，带走电动机产生的热量，从而完成对电动机的冷却任务。所以，电动机定子和转子的外壁，都需要采用特殊的防护设计。“无轴泵喷推进器”的导流罩对电动机起到机械防护作用，也需要专门设计。据说中国武汉理工大学的科学家，已初步解决了“无轴泵喷推进器”电动机防护设计难题。