美国率先实现超静音核潜艇！轮到中国在关键材料卡脖子了？

1990年肖恩·康纳利主演的美国电影《猎杀红色十月》虽然军事错误一大堆，但其中对于那艘虚构的苏联“台风”级核潜艇配备的科幻推进系统却有着现实基础——这就是号称潜艇领域“圣杯”的磁流体推进器。它在运行时几乎不会发出任何噪音，采用这种推进系统的潜艇将成为水下的“超静音杀手”。

“蒙大拿”号将首先安装磁流体推进器

美国《海军新闻》网站4月1日突然宣布，美国海军已经实现了传说里的磁流体推进器的实用化研究，并将安装在“弗吉尼亚”级攻击核潜艇“蒙大拿”号（SSN 794）。这种全新的推进技术意味着美国海军将潜艇的隐形技术提升到一个新的水平，进一步扩大水下优势。

报道称，磁流体推进器由美国国防高级研究计划局（DARPA）主导开发的，于2023年首次曝光。简单地说，磁流体推进器是利用强大的磁场对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内向后加速喷射，从而产生推力。与传统机械传动类推进器（譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等）相比，磁流体推进器没有螺旋桨、齿轮传动机构和轴泵等，是完全没有机械噪音的安静推进装置。安装该推进装置的潜艇从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音以及功率限制，理论上能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行。相关报道称，其理论最高航速可达150节，这是任何机械类推进器不可能实现的。

DARPA官网对该项目的介绍称，磁流体推进器的概念自20世纪60年代以来就一直存在。但它一直受到低效磁体设计和电极材料的困扰。一直到最近在大规模制造超导磁体方面取得的突破，加上缓解电极腐蚀的新方法，为实现磁流体推进器的军事相关领域实用化打开了大门。

根据《海军新闻》的说法，“蒙大拿”号核潜艇正在接受改造，新的推进装置将完全安装在潜艇内部，而没有传统的船尾螺旋桨。报道称，推进器的进水口安装在潜艇艇首，类似于鱼雷发射管，但尺寸更大，与潜射弹道导弹的直径相当。如果它的相关试验取得成功，未来美国新建的“弗吉尼亚”级和未来的SSN-X型攻击核潜艇都将采用这种装置。

“大和1号”的推进装置结构图

笔者注意到，世界上第一种采用磁流体推进器的船舶是上世纪90年代开始测试的“大和1号”，它由日本三菱重工和船舶与海洋基金会联合研制，全长约30米，使用的磁流体推进器的磁场强度约4特斯拉，转换效率约为30%，使该船航速达到6.6节。但当时技术尚不够成熟，主要问题卡在功率不够和难以提供超强磁场。20多年过去了，这些技术障碍逐步得到破解——核潜艇反应堆输出的澎湃动力解决了功率问题，而新一代稀土铁磁体的出现使得超强磁场也不再那么遥不可及。DARPA相关负责人表示，稀土钡铜氧化物磁体有望产生高达20特斯拉的超强磁场，转换效率可达90%，进而有望让核潜艇的推进方式发生天翻地覆的变化。

必须承认，目前美国在核潜艇领域拥有明显术优势，中国海军现役的093系列攻击核潜艇与美国“海狼”级攻击核潜艇在技术领域存在代差，何况美国新一代攻击核潜艇也已经在研制中。但另一方面，磁流体推进器的实用化，或许也是中国弯道追赶的机会。

早在1998年11月28日，中国螺旋式超导磁流体推进试验船“HEMS-1”号试航成功，表明中国在相关技术领域已经赶上了世界最先进行列，此后中国在2007年还公开展示了用于小型核潜艇的磁流体推进器概念模型，2017年西方还曾猜测中国已经在海南测试过装备磁流体推进器的试验船。因此可以大胆预测，中国在磁流体推进器领域的技术储备不会落后美国多少。目前中国核潜艇的噪音大是影响其战斗力的关键因素，如果未来中美核潜艇都采用磁流体推进器，双方在噪音领域的差距反而缩小甚至消失了。

另一方面，目前中国在研制和生产稀土铁磁体领域居于全球领先地位，甚至连美国F-35隐形战斗机的发动机也需要采用从中国进口的高性能铁磁体。因此未来美国核潜艇如果想要大规模应用磁流体推进器，能否在这种关键材料上摆脱对中国的依赖，还是未知数。