【簡介：】螺旋槳是一種常見的動力機(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。會有兩個或多個槳葉與轂連接，而槳葉向后的一面就是其螺旋面。在圍繞軸承運轉(zhuǎn)時，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，各國技術(shù)人員在均衡加工難度、成本、靜動平衡以及推進(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）。一些追求速度的特殊推進(jìn)器一般采用三葉槳，而五葉槳則一般都用于大型艦船，例如美國尼米茲級航母的四個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。

在專用軟件和計算機(jī)技術(shù)普及之前，螺旋槳的設(shè)計主要依靠相關(guān)技術(shù)專家的推理和經(jīng)驗積累，概念模型的構(gòu)建也無法得到太多智能計算的協(xié)助。在計算機(jī)性能迅速升級后，數(shù)字化設(shè)計大力協(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，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)動機(jī)床，就很難達(dá)到要求。時至今日，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)一段時間內(nèi)，中國在綜合領(lǐng)域的多個學(xué)科上都和西方有巨大差距，更缺乏尖端機(jī)床、計算機(jī)以及設(shè)計軟件，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質(zhì)性發(fā)展。冷戰(zhàn)時代的多數(shù)時間段，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立拼搏，無數(shù)設(shè)計人員開始共同努力，不知道多少個方案從靈感中迸發(fā)，并由此經(jīng)歷了設(shè)計、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，一則報道就顯示了該領(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，很大程度要歸功于鎮(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)動數(shù)控機(jī)床，這種機(jī)床在制作加工時，只需按照電腦編程即可完成自動化處理，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，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40萬噸超大型運砂船，這種巨輪的甲板面積相當(dāng)于三個足球場，是航母的幾倍。為了讓這種龐然大物有足夠動力，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，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，因為艦載機(jī)起飛時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，除了其動力方面的不足外，也因為它的螺旋槳配置存在很大問題。

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)計的艦島、以色列的雷達(dá)和防空導(dǎo)彈、美國的發(fā)動機(jī)、俄羅斯的升降機(jī)和攔阻索，而它的螺旋槳則來自芬蘭。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。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，計劃為其提供齒輪箱設(shè)計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)！