研究人员表示，这项新技术可以利用潜艇光纤涂层发出的 2 兆瓦激光功率，产生近 70,000 牛顿的推力，几乎相当于商用喷气发动机的力量，每根光纤涂层都比人类的头发丝还要细，这种效率以前被认为是不可能的实现。

研究人员表示，从理论上讲，这一进展可以让潜艇以超过音速的速度行驶，而不会产生通常会泄露其位置的机械噪声振动。

他们说，这种类似科幻小说的技术被称为“水下光纤激光诱导等离子体爆轰波推进”，可能“在潜艇隐形推进等领域具有广泛的应用前景”。

该项目团队由中国第一艘潜艇研制地黑龙江省哈尔滨工程大学机械电子工程学院副教授葛阳领导。

近年来，中国人民解放军海军武器装备技术进步的飞跃，与这个位于中国东北重工业制造中心的庞大机构密切相关。

美国政府对该校3万多名学生和科学家实施了严厉制裁和封锁。

根据葛团队上个月在中国学术期刊《光学学报》上发表的同行评审论文，该技术从各个角度向潜艇周围发射大量高功率激光束。

“这种方法也可以应用于水下武器，引起超空泡现象，从而显着增加射弹、水下导弹或鱼雷的水下射程，”葛和他的同事说。

水下激光推进的可能性最早是由日本科学家在20年前提出的。其想法是利用激光在水中产生等离子体，然后利用等离子体膨胀形成的爆轰波进行推进。

进展甚微，因为科学家发现由于爆炸波从单个点向各个方向传播的方式，不可能在特定方向产生驱动力。

包括中国在内的许多国家资助了广泛的后续研究，其中一种有前途的方法是将爆炸波的力量加载到由金属或其他材料制成的微小球形颗粒上。

根据牛顿定律，当这些被称为工作介质的颗粒以特定方向高速离开时，它们会对潜艇施加相反的力。

然而，到目前为止，所有的努力都导致效率非常低，1瓦的激光功率只能产生百万分之一牛顿的推力，没有实际应用价值。

葛和他的团队表示，他们已经解决了这个问题，设计了一种激光引擎，将激光转化为推力的效率提高了三到四个数量级。

全球研究界普遍认为添加约束装置会导致大量能量损失，与此相反，中国科学家在纤维末端添加了一个类似于枪管的装置。

论文称，研究人员通过调整枪管的形状和内部结构，将枪管-纤维界面平滑成U形，解决了能量损失的问题。

论文称，他们还使用一对桶来轰击工作介质颗粒，并在桶内部添加了精心设计的突出结构，以减少冲击波之间的相互作用和内摩擦。

这一突破背后的一些技术源于航空航天国防领域，中国在该领域开发了先进的等离子电力推进发动机，作为其对高超音速武器研究的重大投资的一部分。

该论文称，这一研究领域涉及爆炸冲击波和推进介质的物理机制，为水下激光螺旋桨的设计和制造提供了宝贵的见解。

研究小组表示，虽然潜艇上的核反应堆可产生超过 150 兆瓦的热能，足够激光推进系统使用，但在将该技术应用于核潜艇之前，仍有许多挑战需要克服。

这些包括光纤的散热、高功率和高盐环境下的耐用性，以及光纤发射窗与潜艇表面消声瓦的匹配。

该论文称，该技术还需要对潜艇转向和浮出控制方法进行重大改变。

研究人员表示，尽管存在这些挑战，但这种颠覆性技术符合当前新工业革命中全球从机械传动向纯电力推进的转变。

葛的团队表示，除了潜在的军事应用之外，水下激光推进还可以用于提高民用船舶的效率并实现“绿色航运”。

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3259875/chinese-scientists-close-laser-propulsion-superfast-silent-submarines