超空泡魚雷（英文名：Supercavitating 魚雷），是利用減阻技術發展的一類水下超高速武器。超空泡魚雷實現機動控制的途徑包括利用頭部空化器的偏轉、中后部彈出式滑桿(尾舵)穿出空泡壁面的控制面產生控制力、利用尾部固體火箭發動機的推力向量產生控制所需的機動力等。
德國是世界上最早從事水下超空泡技術研究的國家，早在第二次世界大戰期間，德國就已著手開展超空泡技術在水下兵器領域的理論和實驗研究。20世紀50年代中后期，蘇聯開始研制超空泡武器，20世紀70年代中期開始有具體型號裝備部隊。20世紀80年代開始，德國進行了多項超空泡技術的研究工作，其中重點是可能作為未來反魚雷或反潛戰系統基礎的超空泡火箭的研制和試驗。在美國國防高級研究計劃局和海軍研究局領導下，休斯飛機公司于20世紀90年代中后期研制出低成本超空泡射彈。中國對于超空泡技術的研究起步較晚，20世紀90年代初才開始研制超空泡高速水下兵器。
一般的“超空泡魚雷”可以分為以下幾個子系統：通氣裝置，空化器，導引系統，控制和推進系統。魚雷發射入水以后，首先利用啟動發動機將自身的速度提高到50m/s或者更高，這時安放在殼體頭部的空泡發生器的邊緣開始出現空泡，為了使空泡進一步擴展成為超空泡，需要向發生空泡的部位注入氣體，并利用合適的氣體填充方式，使空泡規模逐漸擴大，最后將整個殼體包裹在氣體泡中，形成超空泡。然后主發動機開始工作，為物體在水中航行提供持續推力。因為在超空泡中運動的魚雷，僅頭部的空泡發生器處與水有著直接的接觸，其余部分都是在氣體的包絡下，所以基本上不受水的粘性阻力的影響。因而，超空泡魚雷在火箭發動機的推動下，能夠以100m/s甚至更高的速度航行。由于在航行過程中存在尾部氣體的泄漏，所以要進行氣體的補充，來保證空泡的形狀、參數不會發生變化，從而保證航行的穩定性。
歷史沿革
俄羅斯
20世紀50年代中后期，蘇聯開始研制超空泡武器，70年代中期開始有具體型號裝備部隊，其研制水平處于世界前列，已成功研制出航速100米/秒、航程10千米的“狂風”超空泡魚雷。“狂風”魚雷長8.2米，直徑533毫米，重2697千克（非核彈頭，戰斗部至少裝有210千克高能炸藥）。它可由水面艦艇、岸上或潛艇發射，潛艇發射深度為100米。攻擊距離7千米時，其命中概率至少為80%。魚雷殼體從尾部至頭部逐漸變細，頭部為戰斗部，尾部中心為大口徑固體火箭發動機噴管，周圍有8個小的圓柱形啟動火箭，啟動火箭將魚雷加速至能產生超空泡的速度，再點燃主發動機。其改進型魚雷尾部裝備線導裝置，在水中運動時，釋放出導線用于控制魚雷運動及戰斗部引爆。“狂風”魚雷至少已裝備在三種攻擊型核潛艇上，即945型S級、685型M級和971型“971型攻擊核潛艇”級。俄羅斯不但擁有速度200節的“狂風”，而且還在研制300~400節的超空泡魚雷，并開展以60節速度搜索目標，再以300節速度攻擊目標的重型超高速魚雷的研究。莫斯科里昂科研生產聯合體是超空泡武器的主要研制單位，所研制的超空泡武器包括兩類：一類是可從水中或水面發射器發射的超高速射彈；另一類是超空泡魚雷。可按用戶要求生產出不同口徑的超空泡武器。
美國
美國在20世紀50年代就開始了高速推進器和水翼方面的超空泡研究，主要工作由美國國防研究計劃局(DARPA)和美國海軍研究所(ONR)領導，致力于探索和發展兩種超空泡技術：一項是開發先進高速水下彈藥系統；另一項是設計、制造和評價水下航行體超空泡技術的試驗臺，其中重點在于發展炮彈和魚雷兩類超空泡武器。截至2006年，美國已經成功研制出了一型機載高速反水雷射彈。在水溫10°C、水深1m、音速為1495m/s時，其最大水下速度可達3011節。此外，美國也研制出了超空泡魚雷樣機，外觀上和俄羅斯“風雪”魚雷很相像，最大速度可達200節。
在美國國防高級研究計劃局和海軍研究局領導下，休斯飛機公司于20世紀90年代中后期研制出低成本超空泡射彈。這種射彈是美國正在研制的“機載快速滅雷系統”的核心，用改進的SH-60海鷹直升機載20毫米或30毫米火炮發射，用于摧毀水面12米以下的水雷。射彈由重金屬制成，彈徑15.16毫米，帶有塑料彈殼，彈殼在射彈出管后與彈頭脫離，初速1000~1300米／秒。1997年7月，美國海軍水下戰中心研制的采用超空泡技術設計的射彈，可由水下特殊炮發射，射彈水中速度達到1549米／秒，超過水聲速度。另外，美國海軍也在考慮部署一種由水面艦艇攜帶、裝在甲板上的超空泡射彈型近戰武器系統，用來摧毀尾流制導魚雷。
除自主研制之外，美國還與德國合作開發攜帶自導系統的超空泡魚雷，該魚雷在“阿斯洛克”火箭助飛魚雷的基礎上改進而成，能夠將魚雷導向目標。它包括安裝在錐形空泡器外面的聲吶基陣、固體火箭發動機以及由活動鰭和推進控制裝置組成的彈道控制系統。“阿斯洛克”導彈發動機可提供200節以上的水下速度和約3千米的航程。這種超空泡魚雷將用于反魚雷和反潛作戰。
德國
德國是世界上最早從事水下超空泡技術研究的國家，早在第二次世界大戰期間，德國就已著手開展超空泡技術在水下兵器領域的理論和實驗研究。20世紀80年代開始，德國進行了多項超空泡技術的研究工作，其中重點是可能作為未來反魚雷或反潛戰系統基礎的超空泡火箭的研制和試驗。德國超空泡火箭方案的備主要功能和構件都在德國的梅爾多夫和杰滕堡的試驗場進行了演示試驗。
德國在超空泡武器的研究方面進行了大量基礎性研究和實驗工作，并在20世紀90年代初提出以高速艇和氣墊船為目標的G3型射彈式水雷的預研課題。
德國對適用于超空泡武器的多種發動機進行了研究，并研究了超空泡武器的發射方式，包括空中、水面和水下發射，證實了超空泡武器的最高速度可達300米/秒。對超空泡武器的運動穩定性的研究也取得重要成果。
法國
法國對超空泡技術一直有強烈的興趣，已從俄羅斯采購幾枚“狂風”超空泡魚雷進行評估；對水下射彈的流體性能進行研究，試圖使用超空泡射彈反水雷。
英國
英國也在發展超空泡武器，已開發出非制導高速水下武器，采用火箭推進和燃氣輪機推進，但無法與俄羅斯相比。
中國
中國對于超空泡技術的研究起步較晚，20世紀90年代初才開始研制超空泡高速水下兵器。因此，很長一段時間里關于空泡技術的研究都是在于防止與減緩局部空化現象和高速水中兵器的出入水等方面。中國在這方面開展的研究工作集中在通過試驗和數值模擬研究如何產生穩定的超空泡，以及在此基礎上進行相關問題的流體動力學方面的分析。
工作原理
結構與組成
一般的“超空泡魚雷”可以分為以下幾個子系統：通氣裝置，空化器，導引系統，控制和推進系統。其中，通氣裝置是通過充入一定量的氣體使空泡延伸至航行體表；空化器是空泡起始處，直接影響航行體阻力，同時由于其是唯一和水接觸的部位，將用來安裝傳感器并提供升力和姿態控制；導引系統是通過安裝微型傳感器，進行信號處理和波形優化；推進與通氣系統是用以形成穩定空泡，并實現推力向量控制；控制鰭穿過空泡壁，提供尾部升力，實現滾轉及姿態控制，以及航行體動力學控制。
工作原理
魚雷發射入水以后，首先利用啟動發動機將自身的速度提高到50m/s或者更高，這時安放在殼體頭部的空泡發生器的邊緣開始出現空泡，為了使空泡進一步擴展成為超空泡，需要向發生空泡的部位注入氣體，并利用合適的氣體填充方式，使空泡規模逐漸擴大，最后將整個殼體包裹在氣體泡中，形成超空泡。然后主發動機開始工作，為物體在水中航行提供持續推力。因為在超空泡中運動的魚雷，僅頭部的空泡發生器處與水有著直接的接觸，其余部分都是在氣體的包絡下，所以基本上不受水的粘性阻力的影響。因而，超空泡魚雷在火箭發動機的推動下，能夠以100m/s甚至更高的速度航行。由于在航行過程中存在尾部氣體的泄漏，所以要進行氣體的補充，來保證空泡的形狀、參數不會發生變化，從而保證航行的穩定性。
技術特點
總體技術特點
為了生成所要求的超空泡，需要設計一種合理的外形，并進行總體結構布局，超空泡魚雷各部分的組成及基本功能如下。
上述特殊結構決定了超空泡魚雷在總體上具有以下特點：①流體阻力小，比常規魚雷降低1~2個數量級；②速度高，是常規魚雷的4~5倍；③衡重參數時變，如魚雷重量、重心、轉動慣量等；④幾何外形變化，如圓柱段尾部變為凸臺；⑤浮力時變，如由全沾濕時浮力狀態可變為被空泡包裹時零浮力狀態；⑥流體動力時變，如由全沾濕時正常流體動力布局變為空泡包裹時的“鴨式”布局；⑦無自導系統，5個舵參與魚雷的控制等。
推進技術特點
由于超空泡魚雷被空泡包裹，雷體與水不直接接觸，常規螺旋槳無法使用，所以一般采用火箭發動機作為動力，這樣不但能提供很大的推力，使自然超空泡快速形成，而且火箭發動機排出的廢氣可被氣體發生器再利用，噴氣能消除空泡產生的回射流，起到穩定空泡尾部的作用。
為了滿足超空泡魚雷的航程和速度要求，其動力推進裝置采用2級火箭發動機即助推發動機和主發動機。助推發動機一般布置在魚雷尾部最外層，其作用是將魚雷從發射深度推進到所設定的深度，并使魚雷達到一定速度，燃燒完畢自動與雷分離。主發動機除了在極短時間內快速將魚雷速度提高到能產生自然超空泡時的速度外，還要維持魚雷在高速航行時所需的推力，并保持推力穩定。通過分析，超空泡魚雷的動力推進系統有以下特點：①采用多級組合、不同方式(固體和液體)的火箭發動機；②采用高功率、高密度等性能的金屬燃料(鋁、錳或鋰)；③利用海水作為氧化劑和燃燒生成物的冷卻劑；④采用高效能的“水沖壓”發動機；⑤提供滿足不同需求的多級推力。
控制技術特點
超空泡魚雷的控制系統一般采用隨雷集成控制系統，該系統具有傳統控制系統所沒有的優勢，可實現任意結構的控制規律和算法，與一般魚雷不同的是，超空泡魚雷的控制系統組成中包括5個舵機，即4個尾舵和1個前置舵(空化器)，5個舵可同時工作，也可根據需求自動伸縮參與工作。敏感元件中包括2個壓力傳感器，即靜壓傳感器和動壓傳感器，其中靜壓傳感器在魚雷航行不同狀態測量不同壓力，例如：:全沾濕時測魚雷航深產生的靜壓，被空泡包裹時測空泡內的壓力；動壓傳感器用于測量魚雷的總壓力，該壓力除用于控制外，還用于計算魚雷的航速。
根據分析，超空泡魚雷控制系統具有以下幾個特點：①由內置計算機程序控制，具有很強的抗干擾性；②在彈道的不同階段，不僅控制規律不同，而且控制系數也不同；③在超空泡快速形成的過程中，魚雷運動參數變化很大，而允許的控制參數范圍很窄，控制系統對魚雷實際上是不可控的，魚雷會瞬時喪失穩定性和操縱性；④在空泡穩定后的主要航行階段，前置舵的微小變化，既可控制魚雷的俯仰和深度變化；⑤魚雷運動的穩定建立在空泡穩定的基礎上，控制系統的任務是對空泡和雷體進行綜合控制。
彈道形式特點
由于超空泡魚雷在超空泡流場中產生的聲阻礙和聲屏蔽作用，以及火箭發動機產生的強噪聲，致使魚雷無法使用聲自導裝置，所以超空泡魚雷一般無自導系統，其彈道是預先設計的，完全由控制系統實現。另外，航行中若彈道變化過大，將產生不均勻氣流層，使魚雷表面超空泡復面層的連續性被破壞，故一般采用直航彈道。
超空泡魚雷的彈道基本上為定深直航，共分為4段，每段的特點：①初始段(ab段)，從魚雷出管至達到設定深度范圍，魚雷的受力狀態與一般全沾濕魚雷相同，主要任務是完成空間機動。②加速段(bc段)。空泡形成階段，對魚雷進行加速，各系統協同工作，空泡由局部空泡發展到超空泡，由自然超空泡發展到通氣超空泡，雷體的流體動力特性將發生很大改變，控制系統要切換控制規律，改變控制系數。③巡航段(cd段)。魚雷全彈道中的主要階段，發動機推力和氣體發生器壓力恒定，魚雷在超空泡中高速運動，要求控制系統保證空泡穩定存在。④攻擊段(de段和df段)。下潛/上浮段，此段魚雷按照設定彈道直航至命中目標。
代表型號
前蘇聯
蘇聯研制的暴風雪魚雷航行速度可達370千米/時，比傳統魚雷高出3~4倍，是一般艦艇航速的7倍，普通核潛艇航速的5倍。據稱，在沒有制導的情況下，該魚雷仍可以在100秒之內擊中目標，即使其彈頭不裝藥，僅憑巨大的動能也足以在任何艦船的殼體上撞出一個對穿的孔洞。其速度相當于在水下跑出了一般高速鐵路的速度，比一般的民用直升機飛得還要快。難怪當年蘇聯部分核潛艇傳說裝備這種超空泡魚雷后，一度令美國軍隊核潛艇和航母都對蘇聯紅軍的核潛艇退避三舍，就是因為忌憚這種武器的強大打擊能力。
俄羅斯
俄羅斯科研人員在此基礎上進行了大量的研究，終于在90年代中期，研制成了“暴風”魚雷，“暴風”魚雷雷體長度8.23米，直徑533毫米，重量2600千克，戰斗部裝藥250千克，航速200節，航程15000米，最大深度400米，于1997年裝備俄羅斯潛艇部隊。
美國
2014年8月，美國一家海洋系統公司開發出一種高速航行的船舶“幽靈”號，該船采用了類似超空泡魚雷技術，最高航行速度可達50節，這種航速可以追蹤目前任何一種艦艇。
伊朗
2006年，伊朗正式披露了“鯨魚”超空泡魚雷的存在，并公布了在一處水上平臺發射魚雷場景的視頻，雖然這段視頻畫質低劣，但向外界展現了伊朗自主研發“鯨魚”超空泡魚雷的巨大信心。
中國
截至2016年，中國已經裝備了被外界稱為“魚-11”的高速重型魚雷，在基于魚-11重型魚雷開發新型的超空泡攻擊魚雷。
性能特點
優點
速度快
“超空泡魚雷”采用了“超空泡”+“高推力”的技術。所謂“超空泡”，是指物體在水中高速運動時產生的物理現象。當物體在水中的運動速度超過50米/秒后，其后部就會形成水蒸氣氣泡，從而產生“超空泡”流體——機械效應。通過一定的技術手段使“超空泡”現象產生的“氣泡”把魚雷體包裹起來，形成一種“氣體外衣”，使魚雷體始終航行在自己制造的“超空泡”內部，最大限度地避免了水的黏性阻力(這種阻力大約是空氣阻力的1000倍)，從而使魚雷達到100米/秒的速度。對于航母等大型水面艦艇來說，由于體形巨大、機動作較為遲緩，在“超空泡魚雷”那閃電般的速度前，根本無法做出任何有效的規避。所謂“高推力”，據俄羅斯“暴風”的有關數據，“超空泡魚雷”配備兩臺發動機，一臺是固體火箭發動機，另一臺是金屬水燃料噴水式渦輪發動機。固體火箭發動機先點火實施雙平面程序控制，將魚雷導致攻擊深度，然后啟動另一臺發動機，以超高速直航彈道攻擊目標，發射深度為10~150米，攻擊深度可在4~400米范圍內。
打擊狠
由于速度快，“超空泡魚雷”的動能十分強大，加上“超空泡”技術對魚雷體本身的結構強度要求很高，這樣就使“超空泡魚雷”的雷體幾乎就像一個鋼鐵炮彈一樣，即使不安裝戰斗部也能對目標船體造成嚴重傷害。如果再打攜帶有高效能的爆破彈頭，對航母有更加巨大殺傷作用。
抗干擾能力強
“超空泡魚雷”采用無自導、直航攻擊彈道設計，大大區別于當前流行的自導技術魚雷，具有很強的抗干擾能力，美國所有針對魚雷自導裝置設計的魚雷防御系統及干擾器材，對它都無法構成威脅。
缺點
射程短
超空泡魚雷自誕生以來還沒有被應用于實戰，一定程度上也是因為其技術仍存在缺陷。缺點就是直航、射程短和容易暴露潛艇位置。一般魚雷射程為20～30千米，超空泡魚雷射程要短很多，甚至不到10千米。“暴風雪”超空泡魚雷射程僅為7～13千米。如此短的作戰距離，必然極大限制了潛艇的作戰能力。另外由于其速度太快，很難采用制導技術，因此超空泡魚雷只能采取直來直去的直航式攻擊手段。
易被發現
超空泡魚雷還有另外一個致命缺點，即太容易被發現。這是因為超空泡魚雷在被發射出去后，其尾部會產生長長的白色水蒸氣泡尾隨其后，這樣一串明顯的泡泡很容易暴露潛艇位置。因此，在實戰中若使用超空泡魚雷，發射魚雷的潛艇或水面艦艇很可能被發現，造成與敵方同歸于盡的局面。此外，超空泡技術對魚雷的外形設計和結構強度有很高的工藝要求，魚雷的外形必須均勻且結實，否則魚雷在航行時產生晃動，很容易將包裹在魚雷外部的超空泡層破壞掉，而這些氣泡的壓強很大，一旦破裂產生的巨大壓力會對魚雷造成巨大破壞。因此超空泡魚雷要求十分結實，但這一要求并不容易達到。
機動變軌能力弱
“超空泡魚雷”在“超空泡”中的特殊運動方式能對聲音產生較大的阻礙和屏蔽作用，并且火箭發動機噪聲巨大，致使“超空泡魚雷”無法使用聲自導裝置，只能采用直航式攻擊。這樣，就為敵手對它進行有效攔截、規避提供了可能。
發展前景
各國還加強對超空泡武器的其他研究。美國就推出了一項發展超空泡武器的全面計劃。法國則進行一種機載反水雷超空泡彈的試驗。德國與美國的海軍研究部門合作，就新型空泡發生器設計和魚雷自導系統建模開展一項聯合計劃，還完成了一種超空泡魚雷樣機。由此不難看出，未來的超空泡魚雷技術大有成為一種新的海軍通用武器技術的趨勢。
參考資料 >
超空炮魚雷.中國大百科全書.2024-06-20
揭秘超空泡魚雷：水下速度如高鐵 比直升機機快.環球網.2024-06-18
超空泡魚雷水下射擊速度和飛機一樣快 中國或已服役.新浪網.2024-06-18
揭秘超空泡魚雷:水下速度如高鐵 比直升機機快.新華網.2024-06-18
漸露鋒芒的海戰刀鋒.中國軍網.2024-06-18
深度：中國絕密利器一發能打沉航母 技術竟源自中亞.新浪軍事.2025-02-02