中國鈦合金有多強？奮鬥者號潛深萬米，壓力相當於2千頭大象踩背

2020-11-12 谷火平

光明網11月11日刊發文章，慶祝我國獨立研製和製造的深海潛航器"奮鬥者"號，在10900米的馬裡亞納海溝成功坐底。馬裡亞納海域的"挑戰者"海溝是當今全球海洋中的最深點，其深度在11000米左右，具體有多深可以舉一個形象的例子：當你在挑戰者海溝的正上方投下1枚硬幣，這枚硬幣需要足足一個小時才能沉到海底——就是這麼深。而用於勘探海溝的"深潛器"也可以看作是潛艇的一種，不過是一種特殊的潛艇，這種潛艇專門用於進行超極限深海勘探，其技術水平甚至高於在太空中飛行的宇宙飛船。

（中國完全獨立研製的深潛器，奮鬥者號）

海水和空氣一樣，是流體，受地球引力的影響，海下存在巨大的壓力，這就是"水壓"，而在水下活動的機器，下潛深度越深，受到的水壓也就越大。高中地理課本上曾經講過，馬裡亞納海溝底部的水壓大概相當於130米高的鐵柱對地面的壓強，或者用更形象的說法：相當於2000頭大象同時踩背的感覺。

這種強大的壓強足以把人類的血肉之軀壓縮到二維世界，而專用的深潛潛艇，不但可以有效抵抗如此巨大的壓強，還能保障內部人員的安全。目前全球有記錄的，成功下潛到馬裡亞納海溝的載人深潛器只有兩部：一部是瑞典人皮卡德父子研製的"的裡雅斯特2號"深潛器，該深潛器在1960年1月20日創造了潛入馬裡亞納海溝10916米的記錄。我國的"奮鬥者"號是目前全球第二的深潛器，其深潛記錄為10909米。

（世界最深的馬裡亞納海溝就在這裡，而且由於其深度超過1萬米，即使把世界最高的珠穆朗瑪峰倒扣在其中，也填不滿）


下潛更深，是潛艇問世以來，各國海軍潛艇部隊普遍追求的目標。由於海水是一種複雜的介質，潛艇深潛海中，依靠海水可以有效屏蔽外界的偵查探測，而且下潛深度越深，潛艇的隱蔽性也就越好。由於海況複雜，潛艇在水下可以藉助溫度和鹽度的不同進而形成的溫躍層和鹽躍層躲避水面艦艇的搜索和追蹤，在下潛深度達到一定水平時，甚至可以躲避反潛飛機"磁異探測儀"的搜索。

在冷戰時期，由於工業工藝的問題，蘇聯潛艇的噪聲普遍大於美國潛艇，但是由於當時蘇聯在深潛技術方面的優勢，蘇聯潛艇的下潛深度普遍高於美國潛艇，特別是以蘇聯海軍M級、A級和S級潛艇為代表的深潛型潛艇服役後，很多時候美軍甚至知道蘇聯潛艇在水下活動，但就是毫無辦法——因為美軍反潛武器的有效潛深還不如蘇聯潛艇的潛深大，所以即使投射了反潛武器，也傷不到蘇聯潛艇。

（使用鈦合金加工製造，蘇聯海軍的"金魚"——945型多用途核潛艇，西方稱為"塞拉"級）


深潛器不僅僅是一種科學勘探裝置，由於其設計理念和潛艇類似，所以很多在深潛器上使用成熟的技術，同樣可以用作潛艇的研製和使用，從客觀上大大提升潛艇的潛航性能。例如"奮鬥者"號深潛器的主要耐壓殼體是由鈦合金製造，而鈦合金由於金屬性質比較活潑，在進行焊接作業時必須使用氬氣作為保護氣體覆蓋焊點，或者使用真空電子焊的方式確保焊接可靠。這種技術也被廣泛應用於俄羅斯海軍現役高性能核潛艇的建造工作。

例如著名的俄羅斯945型核潛艇（西方稱S級或者"塞拉"級），這種核潛艇就是用鈦合金製作而成，由於價格昂貴，也被戲稱為"金子做成的魚"。1992年一艘945型核潛艇和美國海軍"洛杉磯"級核潛艇在巴倫支海發生碰撞，而碰撞的結果是：俄羅斯945型核潛艇返回基地經簡單修理後繼續服役一直到現在。

而美軍"洛杉磯"級"巴吞魯日"號攻擊核潛艇由於受傷嚴重，掙扎著返回基地後，經過一年的評估，最終提前退役，成為整個"洛杉磯"級核潛艇家族中第一個退役者。而945型核潛艇由於使用鈦合金，不但外殼堅固輕便，而且由於鈦合金天然具備低磁性，因此極難被反潛系統發現，俄羅斯如今正在重新修整並計劃讓已經封存的945型攻擊核潛艇重新服役，其實也是看中了鈦合金的卓越性能，以及由於鈦合金的卓越性能，讓核潛艇也具備更優秀的作戰效能。

（我國鈦儲量豐富，因此海軍的核潛艇其實很早就已經使用了鈦合金製造，在材料方面，其實我國核潛艇要領先於美國，只不過由於其他技術相對落後，所以我國核潛艇在性能上和美軍還有一定差距）


我國是一個鈦礦很多的國家，根據統計，中國的鈦礦儲量佔全球的約29%，因此我國研製和生產鈦合金潛艇，有天然的資源優勢。不過，同樣由於工藝加工等技術不過關，中國的鈦合金裝備一直相對落後，在進入新世紀後，隨著工業技術的不斷提升，新式高強度的各種優質鈦合金被不斷研製出來，並被用在軍事和民生的諸多領域。

鈦合金的使用範圍，從潛艇的外殼、航空發動機的葉片到放在心臟中的血管支架，都是鈦合金產品。而由於我國在這些領域獲得突破，讓鈦合金技術得以廣泛造福全中國。具體到潛艇方面，中國的鈦合金材料和技術其實早已經用於潛艇的製造過程，我國新一代核潛艇的性能比早期的091、092有跨代的提升，很大程度上就是和我國潛艇大規模使用鈦合金技術有關。

展望未來，正在研製中的更新一代核潛艇也已經確認會使用鈦合金建造，這種全新的核潛艇將會具備航速快、噪聲低的特點，同時由於採用鈦合金建造，因此其下潛深度會更深，同時由於鈦合金的低磁性，也會更加隱蔽……總之，在國產深潛器上已經成功運用的技術，是肯定會使用在我國的潛艇製造工藝上的，並且是大規模使用。

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  • 奮鬥者如何突破萬米
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    馬裡亞納海溝是世界上最深的海溝，已知最深處達11034米，這裡也被稱為「世界第四極」——深極，此處有著十分巨大的水壓，水壓超過110兆帕，每平方米的面積承受著11000多噸的水壓，相當於一千多頭大象踩在一個人的背上，如此巨大的壓力，無比考驗深潛器的抗壓能力。
  • 中國載人潛水器成功坐底世界最深海溝，這對未來會有什麼影響？
    圖為馬裡亞納海溝近日，據媒體報導，剛剛中國奮鬥者號載人深海潛水器又創下了記錄，成功坐底世界最深海溝，聽到中國深入萬米海底這一消息後的美國想要後悔都來不及了，對此有網友表示疑惑，這對未來會有什麼影響？多分鐘，下潛的深度為10916米，並且在這樣環境下發現了有存活的生物，1995年日本的海溝號水下機器人下潛，探測深度為10911米，還進行了試樣採集和拍攝等考察活動，同樣也可以看到有遊動的白色生物，那個時候的深海潛水器已經基本上展現了巨大的探測力和抗擊水壓的能力。
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