泵类推进系统应用现状及噪声控制机理

从泵类推进器当前位于舰艇尾部的结构布局来看，无论是内部嵌入的典型艉板式喷泵还是外挂集成的先进浸没式喷泵，其结构部件中通常都包含进水流道和喷口，辅助产生喷射流，如图1.1所示。当泵喷外置于艇体尾部时，因艇体尾锥段可以提供自然进流，且为了抑制喷口射流噪声大小，通常会取消进水流道和喷口结构；当泵喷内嵌于艇体尾部成为内置式泵喷推进系统时，还需要为泵推进单元配置独特的进流和出流管道，形成与喷泵类似的结构外形。出于描述简便的考虑，可将以艉板式喷泵、浸没式喷泵、艇尾外置式泵喷以及内置式泵喷为代表的舰艇推进器统称为泵类推进系统，其核心推进单元均是推进泵。

图1.1　典型泵类推进器结构布置

（a）典型艉板式喷泵；（b）典型浸没式喷泵；（c）艇尾外置式泵喷；（d）艇尾两流道内置式泵喷(www.xing528.com)

当前，国际推进器厂商（如Ka MeWa公司）所研发的大型喷泵已经能够达到水力效率92%～93%的设计水平，设计方法已经较为完善，装船后的喷水推进系统实船快速性预报也已经控制在1～2 kn航速的误差范围内，即使是短暂产生不同程度空化后的寿命周期都已经能够精确预报到小时。这在给我方自主创新设计带来巨大挑战的同时，也提供了技术发展方向的参考。目前，其技术突破主要集中于：少量牺牲效率的条件下尽可能改善泵的空化性能、扩展空化区界限，适应更高的推进航速，实现小型化、轻型化的设计突破，与当前我方水面与水下泵喷设计和应用过程中重点关注的抗空化设计不谋而合，相当于间接给我方的自主研发提供了佐证案例。

大量公开文献和报道表明，在喷水推进器国际化市场应用的过程中，以KaMeWa和MJP公司为代表的喷泵厂商已经建立了完整的选型设计程序、泵设计与性能评估数值计算方法、喷水推进器装船后推进和空化性能数值预报方法、泵和进水流道模型试验测量以及喷水推进系统实尺海试的规程和标准，已经能够做到与传统的螺旋桨推进系统并驾齐驱。但是，无论是喷水推进系统还是泵喷推进系统，国内当前都还处于起步阶段。唯一已经装船应用的某快艇喷水推进系统，从其喷水推进器选型设计、喷泵产品和设计图纸引进、装船后快速性和空化性能预报，到喷水推进系统的操纵与控制集成，当时全都依赖于外方厂商完成，致使某外商掌握的该船战技术性能指标较我方众多设计与使用人员更加清楚、全面，极大限制了该船的作战使用以及对该推进系统核心技术自我攻关的进展历程。并且，该公司还多次在相关学术会议场合以我方装船喷水推进系统为载体，展示、宣传其设计产品与技术实力，进一步加剧了我方在喷水推进系统研发方面失去源头创新的劣势，间接导致了“十年过后，即使当前水面船像下饺子一样下水，但依然没有一型自我研发的喷水推进系统装船问世”的窘况。此外，在泵喷推进系统的水下应用方面，联合国五大常任理事国除我国外的其余四国均已成功使泵喷推进潜艇服役，我国已经掉队，再次呈现了我国在泵类推进器理论和应用基础研究方面还比较薄弱的严峻现实，因此，有必要从选型设计开始，系统梳理泵类推进器设计的理论分析流程，完成单套喷泵和泵喷推进系统的性能设计。并且，待检验其工程适用性后，扩展应用到多套泵类推进系统的集成优化设计，最终形成指导实际泵类推进系统研发的规范性文件和标准，推进泵类推进系统的快速自主研发进程。