【簡介：】螺旋槳是一種常見的動(dòng)力機(jī)械，其重要組成部分、槳葉會在空氣或水里按照特定規(guī)律和速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，常見于飛機(jī)和艦船。艦船螺旋槳包括輪轂、槳葉、葉根、隨邊、葉稍和導(dǎo)邊。會有兩
螺旋槳是一種常見的動(dòng)力機(jī)械，其重要組成部分、槳葉會在空氣或水里按照特定規(guī)律和速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，常見于飛機(jī)和艦船。艦船螺旋槳包括輪轂、槳葉、葉根、隨邊、葉稍和導(dǎo)邊。會有兩個(gè)或多個(gè)槳葉與轂連接，而槳葉向后的一面就是其螺旋面。在圍繞軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳必須要使其各剖面在升阻比較大的仰角工作，這樣才能讓拉力達(dá)到最大值，最終讓動(dòng)力效率達(dá)到提升。因此，螺旋槳的槳葉角會從槳尖到根部逐漸加大，從這一點(diǎn)上看，螺旋槳類似可以扭轉(zhuǎn)的飛行器機(jī)翼。
隨著艦船技術(shù)的發(fā)展，它們使用的螺旋槳也有了自己的特點(diǎn)，各國技術(shù)人員在均衡加工難度、成本、靜動(dòng)平衡以及推進(jìn)效率后，基本確定了三葉槳和五葉槳的發(fā)展模式（也有7槳葉和11槳葉的設(shè)計(jì)）。一些追求速度的特殊推進(jìn)器一般采用三葉槳，而五葉槳?jiǎng)t一般都用于大型艦船，例如美國尼米茲級航母的四個(gè)螺旋槳都各有五片槳葉。一般而言，槳葉越少，轉(zhuǎn)速就越高，此外螺旋槳本身直徑越大，拉力也就越大，這對于巨型艦船而言至關(guān)重要。
艦船的螺旋槳位于水線以下，因此它不但要克服水體阻力，而且還要具有很高的抗腐蝕性。隨著技術(shù)的發(fā)展，螺旋槳的制作材料也有了明顯變化。早年間的船用螺旋槳的主要材料是銅合金，當(dāng)艦船噸位和動(dòng)力得到迅速提升后，不銹鋼則逐步取代了銅合金，而馬氏體不銹鋼更是在今天得到了廣泛應(yīng)用。此外，錳、鎳等金屬元素也會按照比例摻入其中。
在專用軟件和計(jì)算機(jī)技術(shù)普及之前，螺旋槳的設(shè)計(jì)主要依靠相關(guān)技術(shù)專家的推理和經(jīng)驗(yàn)積累，概念模型的構(gòu)建也無法得到太多智能計(jì)算的協(xié)助。在計(jì)算機(jī)性能迅速升級后，數(shù)字化設(shè)計(jì)大力協(xié)助了螺旋槳的定型，甚至可以通過模擬環(huán)境來還原各種螺旋槳在相應(yīng)環(huán)境中的表現(xiàn)。由此可見，盡管艦船用螺旋槳看似簡單，但背后卻涉及了材料學(xué)、工程學(xué)、流體力學(xué)等綜合高端學(xué)科。
冷戰(zhàn)中，美國航母開始了一條大型甚至巨型化之路，這就促使美國的艦船螺旋槳也越來越大。以尼米茲級航母為例，該艦總共有四個(gè)螺旋槳，其直徑可達(dá)6.4米左右，幾乎相當(dāng)于兩層樓的高度！而每個(gè)螺旋槳又各有5片槳葉，每片的重量就達(dá)到了30噸，因此這種核動(dòng)力航母的螺旋槳部分重量就達(dá)到600噸！在這些巨型螺旋槳制造時(shí)，從曲面弧度、敞水效率到螺旋槳光潔度，都有很高的加工標(biāo)準(zhǔn)，如果沒有高端的多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，就很難達(dá)到要求。時(shí)至今日，美國的軍用高端機(jī)床也保持著巨大的領(lǐng)先優(yōu)勢。
新中國成立后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，中國在綜合領(lǐng)域的多個(gè)學(xué)科上都和西方有巨大差距，更缺乏尖端機(jī)床、計(jì)算機(jī)以及設(shè)計(jì)軟件，連螺旋槳用的很多合成材料以及零部件，都難免受制于人。所以高端的大型艦船用螺旋槳一直難以得到實(shí)質(zhì)性發(fā)展。冷戰(zhàn)時(shí)代的多數(shù)時(shí)間段，兩大陣營集團(tuán)都對中國進(jìn)行嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，中國很早就提出發(fā)展航母的計(jì)劃，最后卻都無果而終，這其中很大因素就是航母工程的子系統(tǒng)技術(shù)難關(guān)導(dǎo)致的。
與其他技術(shù)難關(guān)一樣，中國開始在困境中開始獨(dú)立拼搏，無數(shù)設(shè)計(jì)人員開始共同努力，不知道多少個(gè)方案從靈感中迸發(fā)，并由此經(jīng)歷了設(shè)計(jì)、演示到不幸被推翻之路，國產(chǎn)大型螺旋槳就是在這樣的坎坷中逐漸成型。當(dāng)初遼寧艦接受升級改裝時(shí)，一則報(bào)道就顯示了該領(lǐng)域的成就，從遼寧艦的螺旋槳直徑看，大約為尼米茲級的三分之二，其螺旋槳系統(tǒng)總重的對比也與之近似，這不但說明中國大型艦船螺旋槳實(shí)現(xiàn)了精密焊接、制造和安裝的一條龍，也標(biāo)志著中國造船技術(shù)得到了質(zhì)的飛躍。
中國能夠在大型船用螺旋槳方面有如此成就，很大程度要?dú)w功于鎮(zhèn)江中船瓦錫蘭螺旋槳公司。該公司技術(shù)精英們曾歷經(jīng)上千個(gè)日夜的刻苦鉆研，一如當(dāng)年兩彈一星的技術(shù)先驅(qū)們，最終完成了新型的七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，這種機(jī)床在制作加工時(shí)，只需按照電腦編程即可完成自動(dòng)化處理，最大限度保證品控質(zhì)量，傳統(tǒng)生產(chǎn)線上曾難以避免的精度誤差也被最大程度消除了。與之相比，今天的美國都不敢說有能力做到如此。同時(shí)，中國還改變了此前多年使用的青銅鋅錫合金，取而代之的則是國際主流的鎳鋁青銅合金。據(jù)介紹，鎮(zhèn)江中船完成的超大型螺旋槳的直徑幾乎是尼米茲級螺旋槳的2倍左右，總重量可想而知。當(dāng)然，這么大的螺旋槳并不會用于航母，而是用于中國最新的40萬噸超大型運(yùn)砂船，這種巨輪的甲板面積相當(dāng)于三個(gè)足球場，是航母的幾倍。為了讓這種龐然大物有足夠動(dòng)力，必然要有巨大的高性能螺旋槳。盡管如此，但這也足以說明中國有能力制造未來巨型核動(dòng)力航母所需的高性能螺旋槳。
一般而言，傳統(tǒng)的螺旋槳合成有三種方式，第一是環(huán)氧樹脂粘，即通過類似膠水的效應(yīng)，將主要部位粘在一起。但其弱點(diǎn)是會導(dǎo)致扭矩能力不足，所以充其量只能滿足小型艦船的需求。第二種則是有鍵機(jī)械連接，即使用機(jī)械鍵進(jìn)行連接，好處是可以傳遞較大扭矩。但這種方式的弱點(diǎn)是必須要有鍵槽，而扭矩力也都集中于此，難免會讓螺旋槳存在損壞隱患，而超大型艦船對動(dòng)力可靠性要求很高，所以這種方式同樣存在弊端。
目前世界主流的大型螺旋槳拼接工藝是液壓無鍵連接，其原理是利用高壓油帶來的擴(kuò)張力，將螺旋槳進(jìn)行拼接，進(jìn)而將槳軸和螺旋槳拼接在一起，這樣既不會對拼接處帶來損害，又能保證動(dòng)力。在航母以及其他大型船舶的建造工程中，這種合成拼接法得到了廣泛應(yīng)用，值得注意的是，鎮(zhèn)江中船在拼合這部超大型螺旋槳時(shí)就應(yīng)用了這種方式，這也充分說明中國從制造到拼合這一條龍作業(yè)中全程實(shí)現(xiàn)了看齊世界先進(jìn)水平。
近日的維克蘭特號航母在新一次試航中再次因頻繁“磕頭”而大出洋相，這還不算，據(jù)印度方面的消息顯示該艦多次測試最大速度時(shí)，居然難以突破28節(jié)大關(guān)！作為對比，遼寧艦和山東艦的最大速度卻可達(dá)30節(jié)以上，可不要小看了這看似不起眼的差距，因?yàn)榕炤d機(jī)起飛時(shí)必須最大程度利用甲板風(fēng)才能保證較高的成功率，而30節(jié)也是航母作戰(zhàn)的公認(rèn)速度門檻。維克蘭特號之所以如此，除了其動(dòng)力方面的不足外，也因?yàn)樗穆菪龢渲么嬖诤艽髥栴}。
縱觀維克蘭特號全身上下，除了鋼板和齒輪箱還算得上印度國產(chǎn)貨以外，其余幾乎全來自海外，例如意大利設(shè)計(jì)的艦島、以色列的雷達(dá)和防空導(dǎo)彈、美國的發(fā)動(dòng)機(jī)、俄羅斯的升降機(jī)和攔阻索，而它的螺旋槳?jiǎng)t來自芬蘭。這艘高度混血的印度“國產(chǎn)航母”采用雙軸推進(jìn)（一般航母為四軸推進(jìn)），只有兩部螺旋槳，每一臺都得到兩臺LM2500系列燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)。很明顯，這種非主流布局必然成為維克蘭特號的隱患。
在維克蘭特號定型時(shí)，計(jì)劃為其提供齒輪箱設(shè)計(jì)的艾列孔工程制造公司出現(xiàn)了嚴(yán)重失誤，而柴油發(fā)電機(jī)的零部件同樣事故不斷，而這就導(dǎo)致的工期不斷耽擱。由于最初階段螺旋槳的完成進(jìn)度較快，因此先行上艦，但不斷節(jié)外生枝卻使其長時(shí)間被迫泡在水里，由于其黃銅材質(zhì)的抗腐蝕度不佳，加上工藝不過關(guān)，所以很快就被判定難堪大用。為此印度只能求助俄羅斯，但制造水平江河日下的俄羅斯也愛莫能助。就這樣，印度只能求助芬蘭的瓦錫蘭集團(tuán)才算勉強(qiáng)解決問題，但速度問題依舊沒有被根治。
然而說到底，在航母螺旋槳問題上印度也只是完全依靠外援，而自身卻根本沒有借此讓自己的大型螺旋槳技術(shù)得到快速進(jìn)步。反觀中國的中船設(shè)備公司同樣和瓦錫蘭這個(gè)螺旋槳制造業(yè)巨頭合作成立聯(lián)合企業(yè)后，很快就學(xué)到了其技術(shù)精髓并將其結(jié)合本國需求后改進(jìn)自主化，自然和印度形成鮮明反差。所以就算印度未來繼續(xù)開掛，搞定了核動(dòng)力裝置以及7萬噸航母的其他技術(shù)問題，但大型螺旋槳自主化和高性能化無法解決，那么其新航母就很可能成為放大版的維克蘭特二號。
不積跬步無以至千里，不積小流無以成江海。任何龐大的宏偉工程，都是由無數(shù)個(gè)看似不起眼的細(xì)節(jié)構(gòu)成，而這些細(xì)節(jié)的局部提升，又反過來讓工程整體的規(guī)模和質(zhì)量得到巨大改變。對中國航母和其他超大型船舶而言，螺旋槳就是這樣偉大而又不可或缺的細(xì)節(jié)。中國制造，必將讓國產(chǎn)航母更大更強(qiáng)！
