鱼雷和潜艇
鱼雷、潜艇等...
2009年2月18日 - 2010年3月25日 - 2010年7月31日
通过螺旋桨的流量Q为每秒公斤数。如果螺旋桨产生推力，那是因为它在通过时加速了流体。推力通过轴传递，其值为
Q ( V2 - V1 )
括号中的量代表速度的增加。
这就是螺旋桨搅拌气体或液体的方式。然而，这两种介质之间存在重要差异。液体比气体更粘稠。这个词对普通民众来说并不容易理解。对他们而言，粘稠意味着“粘的”。对于流体机械师来说，粘性流体是指在速度V下流动，且具有密度ρ的流体，会产生更大的摩擦力。正是由于水的高粘性，传统鱼雷的速度被限制在每小时100至120公里。超过这个速度，为了使鱼雷更快地移动，所需功率将变得难以承受。
小插曲：超高速鱼雷是如何工作的？
我们设法让鱼雷在蒸汽中而不是水中运行，这种蒸汽由火箭产生的气体在鱼雷头部注入而产生。俄罗斯的Shkval鱼雷就是这种情况，中国采用了它，随后又将这项技术传授给伊朗。我在2003年出版的《飞碟与美国秘密武器》一书中（Albin Michel）就提到过这一点。美国的对应产品是“Supercav”鱼雷，其中“cav”代表“空化”。空化是指当螺旋桨产生足够大的负压，使水蒸发时自然发生的现象（当局部压力低于“饱和蒸汽压”时）。正是这种现象，使记者Larousserie写道，并在我见面时再次强调，“只要鱼雷足够快地进入水中，空化就会发生并持续。”他引用了在水中射击的子弹作为例证。
天啊，科学记者已经不再是以前的那样了……
我曾试图让他放弃这种想法（这种想法和其他许多类似的想法），但在此类情况下，放弃是不可避免的。我做了我该做的事。
在2002-2003年，这种超高速鱼雷的概念曾引发一些有趣的评论。例如，一位法国海军上将，在一次“Euronaval”年度展览上，对一位朋友说：
“你知道，在鱼雷方面，速度并不是一切……”
这位海军上将似乎正在推进一个项目。现代鱼雷由固体燃料火箭推进。它们在水下轻松超过400公里/小时，是导线制导的，导线从鱼雷携带的线轴上展开（而不是安装在潜艇上）。为了避免火箭喷嘴喷出的气体烧毁导线，这些导线在鱼雷从狭窄管道中弹出后，通过压缩空气喷射展开（洲际导弹也是以同样的方式弹出，然后在潜艇外点火）。
俄罗斯Shkval鱼雷的后视图。其侧面的导线制导装置已经展开。
围绕中心喷嘴“小帽”的管子可能是低温气体喷嘴，用于包裹主喷流，呈现不同的声学阻抗，从而反射由固体燃料推进器产生的声波（湍流），这种推进器本身非常嘈杂。
尽管如此，你可能会想知道这种鱼雷如何被操控。其实非常简单。这种机器的前部照片现在到处都能看到。
俄罗斯Shkval鱼雷在公众展示时的正面图。
喷气口的细节，带有安装在万向节上的偏转器，用于操控。
气体沿轴线喷出，蒸发海水，以500公里/小时的速度喷射。喷嘴被一个球形接头包围，一个圆形平台围绕它旋转，使蒸汽在鱼雷周围扩散。通过两个液压缸（其中一个可见）倾斜喷嘴，可以改变蒸汽层接触鱼雷壁的区域，从而改变每个位置的摩擦阻力贡献。这种导线制导但没有自导的鱼雷因此非常灵活。
2010年7月31日。
我遇到一位同事，他是在马赛管理热力学实验室的。他接受了与ITER的合同，研究金属壁上的热冲击。
“是的，我知道ITER是个蠢主意。但你知道，如果我不接受，我就得告别大学的职位。”
当我讲述这些时，我知道这不会让他高兴。但我惊讶于一个研究人员竟然如此缺乏道德和诚实。不过，如今，有多少教师兼研究人员还知道“道德”这个词的含义呢？除了像Vélot这样在INRA反对转基因的人，他们却失去了所有资源和资金。
大约15年前，让-克洛德·夏庞蒂埃是CNRS物理工程系的主任。CNRS的信件发布了一期特刊，关于研究人员与军队的关系，标题为“研究人员，我们需要谈谈”。在这期特刊中，夏庞蒂埃表示他没有足够的与军队的合同来满足研究人员的需求……
我不再赘述ITER的不可救药的缺陷，我已经多次谈论过。但无论如何，现在在紧缩和紧缩时期，人们却在极力推动这个价值150亿欧元的“舞者”项目。真是荒谬……
那天，卡达拉奇的场地被清理了。当你滑翔飞行时，可以看到这个巨大的伤疤。但目前工程已经暂停，直到通过这个更加昂贵的预算。想到我们的“MHD实验室”，它只是一张带轮子的桌子，已经开始产生可发表的结果，这显得非常不真实……
我们从2010年7月开始运行的低密度MHD实验测试台
成本：2000欧元
在同一热力学实验室中，研究人员与海军签订合同，研究空化鱼雷。据他们的主管说，这种空化“只是由速度产生的”。换句话说，人们在鱼雷的前端（由火箭推进：法国人终于决定在落后40年后放弃螺旋桨）放置一个锥体，其后方产生空化，使鱼雷的其余部分在水蒸气环境中前进，从而减少侧壁的摩擦阻力。
“但是，锥体的阻力呢？”
“啊，这个，我不知道……”
这些人对俄罗斯Shkval或美国Supercav技术一无所知。我们可以谈论它，因为这是众所周知的秘密。甚至伊朗人都从中国人那里购买了Shkval鱼雷，中国人在授权下生产。产品最初是俄罗斯的，已有30或40年的历史。
在俄罗斯系统中，一个高温气体发生器向前喷射气体。这样，海水就被转化为蒸汽。法国人似乎还没有理解这个系统。
Shkval如何操控？首先通过导线制导。鱼雷从发射管中出来后，导线支架从其支架中伸出。在照片中可以看到制导系统的粗糙而有效的设计。但我将通过一些图纸详细说明。
我讲述这些是为了提醒您，当物体在水中移动时，会产生很大的摩擦力。人们首先想到的是阻力，但忽略了推进力。请看看下面的图表：
我们说过，如果螺旋桨在轴上产生推力，那么它会加速流体。这对应于左上角的图。因此，流体的ρVS保持不变，其中ρ是密度，V是速度，S是流体力学中称为“流管”的截面积。水的密度为每升1公斤或每立方米1000公斤（在MKSA单位中）是恒定的，因为水是不可压缩的。因此，V S的乘积是恒定的。在螺旋桨前面，同样的水流量Q在更狭窄的流管中流动。
螺旋桨的发展。
之前我提到过“整流罩”螺旋桨，其目的是提高效率。事实上，螺旋桨的叶片是一种展弦比非常有限的机翼，展弦比较低。飞机机翼的下表面（下翼面）会产生正压，而上表面（上翼面）会产生负压。在机翼末端，气流从下翼面流向机翼上表面。这导致在每个机翼末端产生两个涡旋。这些涡旋是能量的损失，它们并不用于支撑飞机，而是用于加热小鸟类。
展弦比越低，消耗在这些涡旋中的能量就越多。这就是为什么滑翔机有非常大的展弦比，因为信天翁比鸽子飞得更好。
整流罩螺旋桨是一种防止涡旋形成的方法，这意味着叶片末端被切断，非常靠近整流罩。但马上有一个观察点：整流罩必须适应螺旋桨的工作状态。入口和出口的水速V乘以截面积S必须相同。也就是说，整流罩的形状必须与螺旋桨速度变化（V2 - V1）相关，而速度变化取决于螺旋桨的转速。
在发射武器的潜艇或攻击潜艇中，人们试图尽可能减少噪音。螺旋桨的涡旋是噪音的来源。采用整流罩是一种减少噪音的方法，并且已经被许多国家的许多单位采用。
带有整流罩推进器的潜艇模型
带整流罩的潜艇
Sea Wolf潜艇
从正面看的同一艘潜艇
从后方看的俄罗斯Typhon级潜艇之一
这些整流罩只在特定速度下有效，即它们的“适应速度”。在该速度之外，它们会变得嘈杂（低速或低速）。让它们具有可变几何形状将过于复杂。一种解决方案是通过MHD在叶片上安装边缘加速器，以抵消边缘涡旋的产生。
近年来，新型潜艇配备了“剑刃”螺旋桨。最近（2010年），一位网民在华盛顿州基萨普-邦纳基地的核潜艇上拍摄到了一张带整流罩的图片。这里有两个图像，第二个是放大后的。
请注意，这位美国网民是通过汽车路线搜索软件捕捉到这些图像的……
美国潜艇的剑刃螺旋桨
这种螺旋桨具有许多水动力学优点，我以后会向您详细介绍，这表明即使在像船舶螺旋桨这样已经非常成熟的技术领域，仍有可能取得重大进展。