泵效率与桨效率的关联

在阐述清楚泵的无空化量纲一的性能曲线、空化分析关键变量以及典型空化性能曲线特征的基础上，为了更深入地理解推进泵与螺旋桨之间的差异，再以如图2.4所示的喷水推进系统为载体，着重找出两者之间的内在联系。

因泵流量系数类同于螺旋桨进速系数，在引入进水流道的特征参数进速比IVR=Vship/Vpump后，可将两者直接联系起来，即

显然，流量系数作为泵类推进的工作点时受到流道的过流能力影响，这也正是泵推进转变为以内流为主的特征所在。依据螺旋桨促动盘理论，如果将转子（叶轮）简化为促动盘，可以等效于理想螺旋桨，如图2.25所示，则进、出口面的总压差为ρg H，流管内流体产生的推力为ρg HAdisk，Adisk为促动盘面积，由此可类比得到扬程系数的表达式

图2.25　理想螺旋桨促动盘

清晰表达了泵扬程系数可类同于桨推力系数的观点。促动盘推力可进一步表述为

借用螺旋桨推力负载系数的定义，得到理想螺旋桨促动盘的推力负载系数

同时，理想螺旋桨促动盘的虚拟流管的进速比还可以与喷速比联系起来，即

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显然，理想螺旋桨工作时虚拟流管的进速比IVRdisk始终小于1。由此，可将理想螺旋桨促动盘的推力负载系数转变为

当促动盘还原为推进泵后，依据动量定量可得喷水推进泵的推力表达式

进一步可得喷水推进泵的推力负载

当伴流系数ωpump=0且进速比IVRpump=IVRdisk时，推进泵的推力负载系数CTpump可特殊化为促动盘的推力负载系数CTdisk。因喷水推进系统真实进水流道在设计航速下的进速比通常介于1.3～1.8，明显大于螺旋桨虚拟流管的进速比，即使两者喷速比相同，也可以实现喷泵系统推力负载系数比螺旋桨的小的设计目标，并且航速越高该目标实现越容易，从而阐明了中高航速下喷泵系统效率要高于螺旋桨效率的结论。

当应用泵喷推进系统时，尽管艇尾外置泵喷的进水流道结构没有了，但导管壁面对流体流动的限定作用依然要强于开式螺旋桨的虚拟流管，此时流道进速Vin即为泵进速Vpump，则进速比转化为IVR=Vship/Vpump=1/（1-ωpumpjet），进一步可得泵喷的推力负载系数为

因艇尾尾翼附体的干扰作用，外置式泵喷的伴流系数通常大于喷泵以及开式螺旋桨，甚至为0.25～0.3，而滑行艇喷泵的伴流系数一般为0.1～0.15，驱护舰开式螺旋桨的伴流系数一般为0.1～0.13。由此，当取值喷速比μ=0.65（通常对应于设计航速约30 kn），喷泵进速比IVRpump=1.5，伴流系数ωpumpjet=0.25，ωpump=0.12，ωdisk=0.1时，可分别得到泵喷、喷泵与理想螺旋桨的推力负载系数为0.606、0.632和1.367，可知在相同的喷速比要求下，喷泵与泵喷两者的推力载荷相当，但均明显小于理想螺旋桨的，因此具有更高的效率和更强的抗空化能力。如果直接应用促动盘的理想推进效率表达式

可以得到泵喷、喷泵和理想螺旋桨的理论效率分别为0.882、0.878和0.787。泵推进效率比桨推进效率理论上可高出约10%，加上推力负载系数更小，抗空化性能更优，促使泵类推进系统在世界海军强国得到了快速扩展应用。当然，要想充分发挥泵类推进系统高效、抗空化的潜在优势，则喷泵进水流道和泵喷导管的高性能设计必不可少，这也符合“当分析对象增加结构部件，变得更为复杂后，理论上会获得相应的性能收益，但真实收益还取决于具体设计”的事物发展客观规律，给泵类推进系统的工程应用提供了理论支撑。