跳水曾经真能躲子弹 但是现在行不通了

2020-03-13 09:53
电脑报 2020年1期
关键词:弹道鱼雷凝胶

在电影里我们经常可以看到,为了躲避子弹,男女主跳入水中的场景。实际上子弹不能在水里飞很久,这是水的物理性质决定的。水的密度远远大于空气(800倍),它们就如同一面减速墙一样,挡住了子弹。

因为非常肯定这一点,挪威物理学家 Andreas Wahl曾为挪威的科普节目《NRK Viten》拍摄了一段获得了数千万的点击量的视频。

视频中他站在泳池里,面朝一把枪。他远程拉动绳索扣动扳机后,子弹向他射来。但是,子弹帅不过3秒,没射多远就掉在了泳池底部。

其实,普通手枪子弹在水下的射程以分米为单位,AK 47在水下射程也只有1.5~2米。

可是问题来了,鱼雷等水下武器为什么不会像子弹那样跑不远呢?

魚雷比子弹大得多,它们受到的阻力自然也更大。一般鱼雷自带动力系统,靠螺旋桨在水下推进并击中目标。

但是还有一类鱼雷,则是利用了超空泡(Supercavitation)的原理。

简单来说,超空泡减阻技术就是在物体四周包裹上一层气泡,这样它们在水下运动时,还以为自己还在空气里运动,就不会因为水的阻力而产生较大的减速。

那么,怎样才能产生气泡呢?

这要从高速旋转物体在水下产生的小气泡说起了。当物体高速运动时,附近液体的压强也会发生巨大的变化,当液体的压强小于水的蒸气压时,就会发生空穴现象(cavitation)。比如,轮船的螺旋桨在高速运转时四周就会产生小气泡,它们就是空穴造成的水蒸气。

超空泡技术利用的就是空穴产生的气泡。超空泡技术最关键的地方在于物体头部的形状,它们要做成扁平状,还要有一圈尖锐的边缘,气泡就是在这个扁鼻子后方通过空穴效应形成的。

超空泡技术可以使运动体在水中的阻力降低90%。苏联早在20世纪70年代已经研制并使用了速度达370千米/小时的暴风超空泡鱼雷(VA-111 Shkval)。美、德、法,还有我国都在进行超空泡减阻技术的研发。

不过,以往只有鱼雷等武器使用了超空泡减阻技术,还没有人在子弹上尝试过。

但是,不久之前,有人在子弹上也动起了脑筋。美国特种作战司令部和挪威武器制造商DSG Technologies合作研发了两种新型子弹,它们利用超空泡减阻的原理,能在水下以更大的速度穿行更长距离。

这些子弹叫做CAV-X和XMP。CAV-X的头部是钨制造的(钨有较高的拉伸强度,比较耐拉伸),同时,这些子弹的几何形态能让它在穿越液体时制造出空穴气泡,这种气泡能够有效减弱水的阻力。美军特种部队已经在测试这种子弹了。

测试子弹在弹道凝胶里穿越了4米的距离,打穿了10块胶状砖体。弹道凝胶的黏度和密度与人体肌肉组织类似,用它们来测试武器就可以模拟和估算武器对人体的伤害。有人可能要说,4米也不是很远啊。那么来对比一下,普通子弹能走多远吧。普通子弹在弹道凝胶里只能走0.5米,只有CAV-X子弹的1/8,2块弹道凝胶都打不穿。DSG称,CAV-X子弹在弹道凝胶中的行进距离已经打破了世界纪录。

当然,由于利用了超空泡减阻技术,CAV-X子弹不仅能穿越4米的弹道凝胶,还可以在水中轻松穿越5米以上的距离。

DSG表示,他们家的.50-cal.(直径12.7毫米)的子弹能够在水下穿行60米,或在水下穿行17米后打穿2厘米厚的钢板。不仅是钢板,CAV-X子弹还能打穿阻力很大的沙袋。

DSG的首席科学家 Odd Leonhardsen表示,这种子弹的主要目标是潜艇。未来作战部队有望从直升机上打击潜艇。

所以,现在电影里的男女主要怎么躲子弹呢?看来只能就地拉一坨。

* 早有研究者研究过,人类的新鲜便便还有下水道污泥具有非牛顿流体的性质。

(本文经授权转载自“把科学带回家”微信公众号,有删节)

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