并不是中国独有的，无轴泵推技术，早在1937年就被提出了

百科大全 2025年08月18日 22:09 1 admin

前天在一个回复中有人提到了无轴泵推，还信誓旦旦的说这是咱们独有的技术。

但真相是什么？今天咱们聊聊。

本质上，从传播学来讲民众对新奇事物的口碑往往会高于对传统设计的口碑。一旦一个事物颠覆了传统认知，那么这种设计无论本身多么拉垮都会先被捧上神坛。

就拿“转子发动机”来说吧。你知道为什么它也叫“汪克尔引擎”吗？因为这东西是德国人费利克斯·汪克尔（Felix Wankel）在1950年代发明的。他抛弃了传统活塞，改用一个偏心转子在封闭椭圆腔体中转动，实现压缩、燃烧、排气的连续流程——听起来是不是比活塞还优雅？

可就是这么一个看起来“降维打击”的设计，最初却没人敢用。汪克尔自己拉起NSU公司搞应用，大众、柯蒂斯等大厂看过原型机后也都摇头，量产完全无望。直到1960年代，一个靠做啤酒瓶瓶盖起家的日本公司——没错，就是马自达，花钱买了专利，把它用到了自家的RX系列跑车上。

于是，从此“汪克尔引擎=马自达”成了汽车史上的一段奇妙缘分。但你要说这个引擎后来被广泛采用了吗？并没有。烧机油、热效率差、排放超标，问题一堆堆。所以这项“看起来很美”的技术，最终依然只是成为小众玩家的“信仰”。这“信仰”是动力吗？真不是而是“搞怪”。

类似的东西太多太多了，比如磁悬浮列车——不靠轮子靠“浮”的，听着像未来世界的通勤标配。但问题是：浮起来容易，便宜运行才难。德国、日本都搞过，烧了无数研发经费，最后发现造价是高铁的两倍，维护成本更离谱，全球范围内真正跑起来的就那几条“面子工程”，例如上海机场里那条短短的磁悬浮线路29公里的距离收费50块，同里程的高铁价格大约也就是12块5（高铁里程均价0.42元/公里）；或者军用领域的无壳弹、火箭动力手枪、电动坦克……比比皆是。

无他，都是很奇特=吸引眼球。但这东西并不一定是工程学上的最优解。

那么说回无轴泵推技术，它给人的概念是啥？本来螺旋桨是需要一个轴的。但是这个设计去掉了轴，就像本来内燃机是需要气缸和活塞一样，去掉了关键部件就“亮眼”了，于是某些人就不由自主的嗨了起来，日光之下并无新事，所有的事情都是有相同模式的。

当然了，不是Diss五轴泵推，咱们首先要先看一下无轴泵推解决了什么问题：

从字面上讲“无轴”就是取消掉了螺旋桨系统的传动轴。

在传统舰船设计中，动力系统——无论是蒸汽轮机、燃气轮机还是柴油机——输出的扭矩都要通过一根巨大的主传动轴（main propulsion shaft / propeller shaft）连接到尾部的螺旋桨，实现动力传递。这根轴从机舱贯穿整个舰体后段，穿过多个轴承舱、密封舱、减速箱，是整艘舰船里最“压舱”的存在之一。

如果你觉得这根轴可能也就手臂粗，那你就大错特错了。

来看图（见上），这不是地铁管道，也不是水泥输送筒，而是某型大型船只的主推进轴。注意看右侧工程师身边的比例，这根轴的直径几乎达到成人肩宽，长度从你脚下延伸到几十米开外，它不仅笨重，而且极其昂贵，制造、运输、安装和校准都是高精尖活计。

在船里有了这么一根（或多根）这么巨大的金属轴在高速旋转，每转一圈，都会产生轴承摩擦、机械震动、结构共振；同时这根轴又要通到船外，对水密、传动效率、维护都是需要解决的问题。

主传动轴轴不仅仅是船的动力命脉又是一艘现代舰船的麻烦根源。

但是，主轴又有一个好处。做船舶设计的人又不是傻子，不可能放任主轴那么多缺点，反而“头铁”几十年都坚持用这种结构。它之所以能在各种舰船上长盛不衰，是因为它的优点实在太扎实了。

最大的好处就是——传动效率几乎没有损耗，效率接近于100%。

什么意思？就是主机输出多少扭矩，几乎就能一比一、无损耗地传到桨叶上。中间没有电能转换，没有磁场泄露，没有散热模块需要降温，也没有复杂控制系统需要实时协调。你转，我就跟着转。这是最直接的力学传动，也是最稳定的能量通道。

如果你担心“扭矩传递不过去”怎么办？简单——轴不够粗，那就加粗。这是最朴素也是最有效的工程逻辑。这也正是为什么我们在现代大型舰船中，常常能看到那种如“地铁隧道”一般粗壮的推进轴：它就是要靠结构尺寸来保障绝对的传动刚性和功率上限。

然后，咱们说无轴泵推里面的“泵”，泵就是字面意思是的“泵”，它是对螺旋桨推进系统效率的优化组件。

确切说就是把螺旋桨外围包在一个封闭圆筒里——最简单的设计叫做轴流泵。

就是依靠螺旋桨叶片带动水流的装置，在船上如果用于推进，一般的来说流水的方向就会导向船尾。

那么这样做有什么好处？或者说这样做真有好处吗？不一定！

都是流体，我们看一个更直观的：

如果封闭结构绝对好的话，那么我们就看不到涡轮螺旋桨运输机了。而现在看到的设计依然是对半开。

那么把螺旋桨放到函道里面的骚操作的理论依据是什么呢？

无论在天上飞还是在海里游，从流体动力学的角度来看，泵喷推进（pumpjet propulsion）其实就是在传统螺旋桨的基础上加了一层“流体管道管理”——它并不是把螺旋桨封死，而是通过导管和导叶控制水流（气流）的进入方式与离开方式，从而实现更加规整的流动、更低的能量损失。

这背后的理论基础之一就是减少“诱导阻力”（induced drag）与“尾涡损失”（wake swirl loss）。

在开放式螺旋桨中，桨叶高速旋转时会把水流切割成剧烈扰动的螺旋尾流，伴随大量能量被浪费在径向旋涡和湍流之中；而加上泵套之后，这些原本“乱跑”的尾流被导管限制在通道中，水流方向被统一、动量被集中、旋涡被减弱，于是效率就更高了。

更专业一点地说，泵喷系统会在螺旋桨前布置“预旋叶片”（preswirl stator），在后方布置“导流叶片”（diffuser vane），它们分别负责引导入水形成“前置旋流”、以及消除出水中的“反向涡量”。正是这套导叶系统，使得泵喷推进比裸桨推进在相同推力下具备更小的能耗损失。

然而这件事并不绝对，泵推的效率只在特定速度以上有优势。泵推之所以能提高推进效率，是因为它抑制了高速旋涡脱落与诱导阻力，使尾迹更稳定、能量利用率更高。但这种优化是有前提的：水流要有足够的动能，才能被“可控地导向并加速”。

而在低速（比如某些常规潜艇在静音航行、扫雷舰巡逻、港口操作等阶段），泵喷的结构阻力反而会变成包袱，例如：管道结构会带来附加摩擦阻力、预旋装置和导流叶片在低速时反而会扰乱流场……所以开放式螺旋桨和函道式样推进（泵推），无论是在航空设计领域还是还航海中都各有各的适用场景，并不是某一个设计就是推进系统的终极形态。

那么把“泵推”和“无轴”放在一起呢？

这种设计又是为了解决什么问题而存在的呢？

从工程逻辑上看，“泵推”是为了解决开放式螺旋桨在中高速下尾涡混乱、能量浪费大、声学特征明显等问题，而“无轴”则是为了解决传统主传动轴在舰船内部体积大、震动强、维护难、穿舱成本高的老毛病。似乎它就成了潜艇推进器的一个合适选择——了吧？

不过，这玩意起初并不被用在潜艇上，而是作为船舶的转向器而存在的。

起初大型船舶转向不仅仅是靠舵，还会依靠一小小型的转向推进器，但是对比上图蓝色的转舵轮最右边的似乎更省空间吧？

这个设计在上世纪40年代就已经出来了，只不过相对于机械的轴传动来说，还是左边更加直给有轴传动更加方便。

直到本世纪60年代，直流电机技术被广泛应用，无轴泵推才真正走向了主流。

怎么实现的？

我们来看它的结构图（如上图）。如果你学过一点电机原理，会猛然发现：这其实就是一个被封装在环形管道里的空心电动机。

图中最外层叫做Duct（导管），它将整个推进器封闭成一个环状通道，里面就是“泵喷”部分的外壳。内部靠近导管一圈是定子（Stator），通电之后会在空腔中产生旋转磁场。与它配合的是中间这圈有磁体的转子（Rotor），也就是被磁场“驱动旋转”的那一圈金属环。

再往内就是真正起推进作用的螺旋桨叶片（Propeller），它们直接和转子固定在一起，转子一转，螺旋桨就跟着转，而所有这一切，完全不需要一根中心轴穿出船体——动力就在推进器内部完成了“闭环”。

至于固定结构和旋转部分之间的支撑怎么办？这就靠所谓的流体动压轴承（fluid dynamic bearings）来完成支撑和润滑。这种轴承没有金属直接接触，依靠流体膜支撑转子，摩擦更小、噪音更低，非常适合潜艇这种对静音要求极高的环境。

于是，这个系统不仅解决了传统传动轴的问题（穿舱、震动、噪音），还顺带实现了推进、导流、降噪、电驱一体化，黑科技吗？

那么问题来了，这样做已经做到酷炫了，真比有轴的优秀吗？不一定！最大的致命点是这玩意是用电的！如果是核反应堆或者蒸汽机驱动的蒸汽轮机，旋转输出动力，那么蒸汽轮机输出端的能量损失极小，动力可以通过轴来直接传递给螺旋桨桨叶。但是核反应堆和蒸汽轮机很难直接输出动能，需要依靠发电机发电，而发出来的电再通过电动机转化为动能

没看错！是的——无轴泵推的底层逻辑就是“以电代轴”。听起来挺未来，但它真的适合所有动力系统吗？那可不一定。

传统的柴油机或蒸汽轮机，是直接以机械轴输出动力的。在这种情况下，把动力直接通过传动轴送到螺旋桨，是最高效的方式。没有电能转化损耗，没有双向功率因数问题，更没有什么电磁干扰之类的副作用。

可一旦你强行把这套系统电气化——比如用柴油发电机发电，再把电输送到尾部的无轴电机，那你就得面对连续两次能量转换的效率损耗（热能 → 电能，再到电能 → 机械动能），再怎么优化也比不上直轴那种“你一动我就跟着动”的机械传动。

那么，为什么在核潜艇里却反而偏偏是泵推+电驱当道呢？

答案是因为核动力系统本身就不是“直给”的。

核潜艇不是航母，无论你是反应堆产生蒸汽还是气冷堆发热，都要通过蒸汽轮机驱动涡轮发电，再把电供给全船系统。在核潜艇里，“电”本来就是主力能源形式，而不是“附加产物”。所以与其先发电再通过轴把扭矩传出去，不如干脆一步到位，直接上电机电驱，能量路径更短更可控，还能顺带把推进系统做成一体化静音结构。

所以说，无轴泵推并不是某个国家的独门绝技，它是船舶推进设计在“从动力源到任务目标”这条链路上，寻找最优解的自然结果。传统船舶动力链条短、损耗低，就保留了机械轴；核潜艇天然就是“发电站”，那就把电一路干到底，顺带给你一个外形规整、噪音低得可怕的黑科技推进器。

但这个东西是我们独有遥遥领先吗？还真不是，泵推+无轴+电的形式推进的潜艇是法国的。早在上世纪80年代，法国开始了一项叫做“AMETHYSTE”的项目，强调水下战术运动性能（AMElioration Tacticique HYdrodynamique）、推进链静音化（Silence Transmission）与被动监听能力（Écoute）的协同提升，反正字面意思就是这个，该死的法语……W君看看就是头大。

在这个项目里面讨论了无轴泵推进技术，并在红宝石级第五艘紫水晶号上首先做出了泵推的尝试。这是1987年的事情了，到了2004年事故后的大修就顺势换成了无轴泵推的推进器。不过，这个设计也是担任了一部分试验性的工作。2007年法国的新一代潜艇梭鱼级（也叫“叙弗朗级”）则是在借鉴了紫水晶号的经验后直接使用了无轴泵推技术。这个级别的首舰在2019年7月12日下水，并于2022年6月3日正式服役。

其实，泵推的潜艇已经有很多了：

无轴泵推法国的新一代潜艇梭鱼级算是第一个。至于咱们的无轴泵推目前只是一个传言，还没有真正的实际证据证明我们要使用这个技术来驱动潜艇。

不过，就像前面说的，以及以前说的一样，外观的新奇并不代表性能的优越，也不一定是工程上的最优解。

而且，无轴泵推的核心缺点在于能量路径复杂，导致效率损耗显著——必须先发电再电驱，远不如直轴传动直接高效。此外，电动推进系统体积受限，功率密度难以提升，高速高负荷下易受制约；同时电机冷却、电磁屏蔽、流体动压轴承等系统结构复杂，维护困难，故障风险上升。再加上电磁辐射可能暴露潜艇位置，对潜艇“静音”与隐蔽性反而是一种潜在威胁。因此它并非适合所有舰艇的平台级“终极方案”。尤其是，这事情还是法国人大张旗鼓的开始搞起来的，真正了解法国人天马行空的技术的……还是长点心吧。