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一發魚雷可將驅逐艦攔腰折斷,而導彈卻做不到,為何魚雷威力這麼大?

出品:科普中國

製作:寒木釣萌

監製:中國科學院計算機網路信息中心

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魚雷發射圖

「該死的魚雷……全速前進!」這是南北戰爭時期,美國海軍上將法拉格特在莫比爾海戰中留下的,他一生最為人們熟知的名言。

無論過去還是現在,魚雷的力量無不讓海戰中的交戰雙方膽寒。一艘驅逐艦中了3發炮彈,驅逐艦很有可能無大礙,甚至中了2枚導彈,驅逐艦也有可能不會失去行動力。

但只要被一發魚雷擊中,這艘軍艦多半玩完。

對於很多非軍迷的網友來說,魚雷的威力之大,一直是他們搞不明白的問題。今天,咱們就來說說。


傳導能力

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在牛頓擺球中,最左邊的小球總是能把其大部分能量傳遞給最右邊的小球,反之亦然。

設想一下,如果上面的牛頓擺球中,把中間的那3個小球換成是3塊軟軟的豆腐,牛頓擺還會有這麼好的效果嗎?

同理,爆炸時會產生壓力波,而壓力波能否得到有效傳遞非常重要。同等裝葯的情況下,在空氣中爆炸的效果就沒有在水下好,這裡面的原因之一是,水的傳導能力比空氣強。

海水密度大約是空氣的835倍,另外,空氣是可壓縮的,而海水的可壓縮性通常只有空氣的三萬分之一到兩萬分之一之間,通常認為水不可壓縮。

因此,魚雷在水下爆炸時,海水就成為了壓力波良好的傳導體。即使魚雷與艦艇不是接觸式爆炸,而是距離幾米遠處爆炸,魚雷也能給艦艇帶來重創。

大氣泡有大殺傷力

空氣中的爆炸,其能量是迅速向四周擴散開去,然而水下的爆炸,其情形很不一樣。

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上圖是一個水下爆炸的高速攝影,可以看到,爆炸時產生大量高溫高壓氣體,這些氣體迅速膨脹,當膨脹到,球內氣壓等於周圍的水壓(靜壓)時,氣體球並不會停止膨脹,因為它有慣性,直到過度膨脹,導致周圍水壓大於球內氣壓,水壓才會再次將氣體球壓回「原形」,當氣體球被壓縮到最小時,球內氣壓再次達到另一個巔峰,接下來,它還會繼續膨脹。

像這種爆炸氣體在水下膨脹-壓縮-膨脹的現象叫做氣泡脈動。

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魚雷在水下爆炸產生的大氣泡以及氣泡脈動很有殺傷力,下面咱們借用Mk- 48型魚雷的一次試驗說明這個過程。

Mk-48型魚雷是美國海軍潛艦的主力重型魚雷,圖片來自美國海軍。

1999年6月14日,為了試驗,澳大利亞海軍發射了一枚MK-48魚雷,擊沉了驅逐艦Torrens,其過程是這樣的:

MK-48魚雷從澳大利亞海軍柯林斯級HMAS Farncomb潛艇發射。

魚雷在驅逐艦下方爆炸,產生衝擊波和球形氣泡。

衝擊波,加上最大直徑可達18米的球形氣泡,將驅逐艦從中部抬起。

球形氣泡膨脹到最大值後,迅速收縮,海水下陷,驅逐艦的中部向下運動。

球形氣泡再次膨脹,驅逐艦終於被攔腰折斷。

由於球形氣泡內是氣體,其密度遠低于海水,所以其運動方向是向上快速運動,當其上行到驅逐艦底部時,會將氣泡上方的水高高衝起,形成噴泉一樣的垂直水柱。

驅逐艦Torrens的最後下場。

發生在1999年6月的這次驅逐艦被魚雷擊沉視頻,後來用到了2001年上映的《珍珠港》電影中。

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上面的真實事例說明,在水中爆炸的魚雷,其衝擊波毀傷是一方面,脈動氣泡的威力也不容小覷。

《水中兵器概論(作者石秀華等)》一書中,有這麼一個數據,1升炸藥爆炸後,可產生1000升爆炸氣體產物。在爆炸瞬間,這些氣體被強烈地壓縮在炸藥原有的體積之內,形成高溫高壓氣體,其氣壓可達到十幾萬個大氣壓。

最早期的魚雷使用的是黑火藥,後來使用的是TNT,但現在使用的是混合炸藥,通過在炸藥裡面添加特殊物質,可讓炸藥爆炸時產生更多得多的氣體,以便在水下形成更猛烈的衝擊波和氣泡脈動。


攻擊的是艦船的薄弱部位

一枚導彈擊中驅逐艦的甲板,並把其撕裂,但驅逐艦有較大的可能不會因此而湧進大量海水。但魚雷不同,它攻擊的是艦船的水下部分,這也是艦船的薄弱地方,當魚雷從水下撕裂船體後,必會湧進大量海水,軍艦要麼失去行動力,要麼沉沒。

綜上所述,魚雷沒有擊中則已,若擊中,必會給軍艦帶來很大傷害。

MK46魚雷發射

當然,魚雷威力大還有其他原因,由於它是在水下航行,所以可以方便地藉助水的浮力,從而不必把推進燃料浪費在浮力上,這反過來讓魚雷的裝藥量大大增加。而導彈要想在空氣中飛起來,必須依賴一個很大的速度,如此才能產生足夠的升力,推進燃料多了,裝葯也就減少了。

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本文由科普中國融合創作出品。


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