一艘潜艇到底强不强,外行最容易盯着潜深、航速和武器数量看,真正进入水下对抗以后,另一个指标往往更要命,那就是对手究竟能不能稳定地“听见”它,而围绕这个问题,各国几十年来一直在和机械振动、螺旋桨空化、艇体辐射噪声较劲,中国无轴泵推技术之所以不断受到关注,也正是因为它瞄准了潜艇推进系统中最难处理的一批噪声源。
网络上有人直接把这种技术称为美国的“恶梦”,这句话听起来很夸张,可把美国过去二十多年的研究路线摆出来看,就会发现无轴推进并非一个突然冒出来的新概念,美国很早就意识到它可能改变潜艇总体设计,只不过从原理可行走到大型潜艇真正可靠使用,中间隔着一串极难跨过的工程门槛。
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所以,这种技术到底有多强,真正值得看的不是“取消了一根轴”这么简单,而是它有没有能力把推进器、电机、供电、水动力和降噪设计重新捏成一个完整系统。
传统潜艇推进系统里有一条很长的动力传递链,动力装置产生能量以后,需要通过电机或者机械装置驱动推进轴,推进轴再经过轴承、密封和支撑结构,把转矩一直传到艇艉的螺旋桨或者泵喷推进器,这套方案经过几十年发展已经非常成熟,但成熟并不代表没有代价。
轴系高速运转以后,转子不平衡、轴承摩擦、安装误差以及结构振动都有可能形成噪声,艇体内部产生的部分振动还会顺着结构向外传播,而潜艇恰恰最怕这种长期稳定、能够被声呐设备识别和积累的特征。
泵喷推进器本身已经解决了一部分问题,它通过导管、转子和定子重新组织尾部水流,在适当工况下能够减轻部分空化和流体噪声,因此美国“海狼”级和“弗吉尼亚”级等核潜艇长期采用泵喷推进,但泵喷和无轴并不是一个概念,传统泵喷依然可以靠中心轴传递动力。
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无轴泵推往前又跨了一步,它的核心思路是把驱动电机尽量同推进器融为一体,让动力不再依赖传统长轴一路传到艇外,常见技术构型会把电机的电磁部分布置在推进器外围,通过轮缘直接带动叶片旋转,从结构上缩短机械传动链。
这样一来,潜艇设计人员得到的好处不只是一部分机械噪声源减少,艇内那条原本必须给推进轴预留的纵向空间也有机会重新安排,轴系支撑、密封和校中等环节随之简化,艇艉布局的自由度也会增加。
但事情没有网上说得那么轻松,因为拿掉传统中心轴以后,原本集中在艇内的电机和机械装置,有一部分技术难题会被推到推进器附近,功率密度、绝缘、散热、耐腐蚀、转子间隙、轴承寿命和电磁兼容一个都绕不开,而且大型潜艇要求的是长期稳定工作,而不是试验水池里转几分钟。
2017年5月30日,央视《焦点访谈》播出有关马伟明团队的节目,节目明确介绍了我国舰船综合电力系统取得的进展,并提到相关团队在多个关键领域形成突破;2017年6月5日,央视《中国舆论场》进一步介绍中国下一代核潜艇全电推进相关话题,由此,无轴泵喷和综合电力推进开始大范围进入公众视野。
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需要分清的是,截至2026年9月23日,公开权威资料并没有披露某一具体核潜艇型号采用无轴泵推后的噪声值、航速、功率和具体装备数量,所以那些动辄给出“降低多少分贝”“某艇已经全面换装”的说法,并不能全部当成已经公开坐实的数据。
无轴泵推最吸引人的地方当然是静音,但如果只把它理解成一个降噪装置,其实还是看窄了,因为真正决定这种技术价值的,是它能不能和舰船综合电力系统配合起来。
传统舰艇上,推进和舰上用电往往存在相对独立的动力链路,而综合电力系统的思路,是把发电、输电、推进以及大功率负载放到统一电力架构中协调,哪一部分需要更多能量,就通过电力系统重新分配,这种架构让推进方式摆脱了过去对长机械轴系的高度依赖。
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中国军网2017年7月28日公开报道曾介绍,马伟明团队经过长期攻关解决舰船综合电力领域重大技术难题,其中中压直流综合电力路线是重要方向,这项技术和无轴电推进放到一起看,就会发现两者并不是孤立的,因为没有稳定、高功率、高效率的舰上电力网络,再先进的电推进器也很难发挥价值。
到了近几年,公开学术研究已经越来越少停留在“无轴能不能转起来”这种基础层面,而是把注意力放到了真正影响工程使用的细节上。
2025年2月25日,《排灌机械工程学报》发表无轴泵喷推进器内流致噪声研究,研究人员分析不同流量条件下推进器内部旋涡、速度梯度以及声压变化之间的联系,这说明研究重点已经深入到怎样控制流场和噪声,而不是单纯证明这种推进方式可行。
2026年2月2日,武汉理工大学相关研究人员发表轮缘驱动推进器尾流演化与水下辐射噪声研究,重点讨论不同负荷条件下尾涡结构和声学特征之间的关系,而到了2026年7月31日,江苏大学等单位又公开了叶片偏转角对无轴泵喷内部流致噪声影响的研究。
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时间继续往后走,2026年8月14日,中国科学院深圳先进技术研究院等单位发表新的无轴泵喷推进器研究,对不同导叶构型下的水动力性能和非定常压力脉动进行分析,这已经把问题推进到导叶怎样设计、压力波动怎样控制、推进效率怎样优化的层次。
从这些连续出现的成果就能看出,无轴泵推真正难的地方并不是“有没有轴”,而是怎样让一台高功率电机长期泡在复杂水下工作环境附近,同时还必须兼顾高效率、低振动、低空化、低噪声和高可靠性,任何一个环节不过关,整套技术的优势都会被削弱。
这也是为什么不能简单说无轴以后潜艇就“没有声音”,潜艇的噪声来源太多,泵、管路、机械设备、艇体振动和流体扰动都会留下痕迹,无轴结构能够减少部分传统机械传动带来的问题,却无法违反基本的流体力学和声学规律。
美国其实比很多人想象中更早认真研究无轴潜艇推进,2005年5月27日,美国通用动力电船公司公开宣布参与美国国防高级研究计划局与美国海军“Tango Bravo”项目,其中一个重要方向就是研究不需要传统推进轴贯穿耐压艇体的新型推进方式。
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2006年7月5日,相关项目继续获得后续合同,这至少说明一个事实,美国海军早就知道取消传统长轴有可能给潜艇设计带来巨大变化,如果这条路线毫无价值,美国没有必要多年投入研究。
问题在于,研究得早并不等于大型核潜艇已经完成全面应用,因为大型主推进系统和小型试验装置完全是两回事,一艘战略核潜艇服役周期动辄数十年,推进系统出了问题不可能像普通设备一样随时拆下来维修,所以军用工程最看重的从来不只是实验室里的峰值指标,而是长期可靠性。
美国新一代“哥伦比亚”级战略核潜艇采用电力推进已经公开,但美国海军截至目前公开的信息主要集中在电力驱动、先进推进器和相关艇艉设备上,并没有公开确认其主推进装置采用与中国公开讨论完全相同的无轴轮缘驱动构型;2025年4月11日,美国海军海上系统司令部宣布首艇最后一个主要推进器部件已经交付,这也说明美国仍然把推进系统作为新一代战略核潜艇最关键的工程之一。
所以,中国无轴泵推技术会不会成为美国的“恶梦”,真正的答案并不在一句口号里,而在水下探测距离可能发生的变化里。
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现代反潜从来不是简单地听到一个声音就能锁定目标,声呐系统需要从复杂海洋背景中识别目标特征,再持续积累信号、判定方位并完成跟踪,如果潜艇机械特征变弱,推进系统产生的稳定噪声减少,对方就需要更近的距离、更长的观察时间或者更多平台协同,这对于潜艇而言已经具有很高的战术价值。
更值得关注的是,中国这些年的公开研究已经从综合电力、电机技术逐渐走到推进器内部流场、轴承、叶片、尾涡、压力脉动和辐射噪声等细节,这意味着研究对象正在从“能不能做”转向“怎样把它做得更安静、更可靠、更高效”。
走到这一步,无轴泵推的意义也就清楚了,它并不是一件装上潜艇就能让水下目标凭空消失的神奇设备,而是一条有可能重新安排潜艇动力链、压缩机械噪声来源并提升总体设计自由度的技术路线。
对于长期依靠先进核潜艇、水声探测网络和反潜体系维持水下优势的美国而言,中国在这一方向不断推进,自然会成为其必须认真评估的新变量,而对中国来说,真正有分量的地方也不是外界用了什么形容词,而是核心推进技术能够持续向前走,并且越来越多关键环节掌握在自己的技术体系之中。
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央视网,2017年5月30日,《焦点访谈》20170530 科技强国的追梦人。
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