噴水推進和泵噴推進的概念：共性、特性及區(qū)別

王永生

海軍工程大學，湖北武漢430033

0 引 言

噴水推進器和泵噴推進器均屬船艇泵類推進器［1-3］。噴水推進器（Waterjet，簡稱“噴泵”）的發(fā)明早于螺旋槳19 年［4］。上世紀60 年代，美國賓州大學研發(fā)了泵噴推進器（Pumpjet，簡稱“泵噴”）并首次成功應用于魚雷［5］；英國海軍的“丘吉爾”號核潛艇于1970 年開始使用泵噴推進器［6］；1990年，俄羅斯“基洛”級常規(guī)潛艇B-871 Alrosa 號［7-8］也使用了泵噴推進器。泵類推進器發(fā)展至今，其具體結構形式和應用場合十分多樣：既有內流場，也有內外流場；既有導葉在前、葉輪在后，也有葉輪在前、導葉在后；既可以含進水流道、也可無進水流道；既有外置式，也有內置式；既有水面噴水，也有水下噴水；既用于水面艦船推進，也用于魚雷、潛艇及其他水下航行器推進。迄今，業(yè)內有關教科書、專著、論文等學術文獻，似乎都沒有給出噴水推進和泵噴推進的準確、完整定義，因此國內外對其稱謂有些混亂，更說不清楚噴水推進和泵噴推進的區(qū)別。不僅有國內業(yè)界人士反映無法說清和辨別噴泵和泵噴，而且國外也有類似概念混淆的情況。例如，圖1～圖3 在美國都被稱為泵噴。但是，從選型原則和應用效果來看，三者不僅不完全等同，而且有著明顯的推進性能差別，不能歸類為泵噴推進器。實際上，圖1為泵噴推進器，圖2和圖3 應歸類為噴水推進器。但按照目前已有的命名方法，的確無法將它們準確區(qū)分或正確命名。

圖1 Mark 48 魚雷使用的泵噴推進器Fig.1 Pumpjet for Mark 48 torpedo

圖2 舷外機推進器剖視圖（黑色為葉輪、灰白為導葉）Fig.2 Cross-sectional view of outboard propeller（black for impeller，offwhite for stator）

本文將首先介紹噴水推進器和泵噴推進器的基本概念和案例，然后概括二者在推進原理上的異同，以既滿足快速性要求又滿足聲隱身性要求的某水上、水下蛙人輸送艇泵類推進器為例，重點分析其歸屬問題，最后指出國外某些泵類推進器稱謂的不妥之處。作者領導的研究室已從事了前面所說各種具體結構噴水推進器和泵噴推進器的設計和研究，有關積累有助于本文提煉和闡明噴水推進器和泵噴推進器定義的內涵與外延。

圖3 離心式推進器進水口（格柵處）和3 個出水口Fig.3 A inlet（at grille）and three outlets for centrifugal jet

1 噴水推進器

1.1 噴水推進器的定義

圖4 噴水推進器的一般組成Fig.4 General composition of waterjet

圖5 噴水推進安裝示意圖Fig.5 Waterjet propulsion installation

先回顧業(yè)內最著名的學術文獻［5，9-10］對噴水推進器的定義。文獻［5］是現(xiàn)代論述噴水推進相關內容最權威的國外文獻，但文中沒有給出噴水推進器的定義。文獻［9］是業(yè)內最早全面研究船和噴水推進器相互作用的博士論文，但文中僅給出了噴水推進器的結構組成示意圖（圖4）。文獻［10］是業(yè)內采用數(shù)值計算方法研究噴水推進器、進水流道、噴水推進器+進水流道性能的著名博士論文，其認為安裝在船尾的商用噴水推進器由進水流道1、泵2、噴嘴3、轉向倒車機構4 共4 部分組成（圖5）。該推進器的主要部件是泵，它把原動機的機械功轉變?yōu)榱黧w總頭以便在噴嘴出口處產生射流。遺憾的是，上述3 篇文獻都沒有給出噴水推進器的明確定義，只講了艉板式噴水推進器的一般組成，以及靠射流產生推力的一般原理。

根據(jù)工程設計和實際應用，作者建議對噴水推進器作以下定義：由管道內的葉輪和導葉共同作用、在噴口產生射流、以快速性作為第一設計目標的船舶推進器，稱為噴水推進器。

1.2 噴水推進器的工作原理與結構形式

本節(jié)以最常用的水面艦船艉板式噴水推進器為例（圖6［11］）來介紹其基本工作原理。由圖6 可知，主機的旋轉機械能量通過傳動軸系傳遞給葉輪，葉輪對從船底進水口吸入的水流作功，葉輪后方靜止不動的導葉對水流進行整流（將周向和徑向分量變成軸向分量），高速、高壓水流通過噴口高速軸向噴射，水流反作用力即對應為克服船體阻力的推進力。因此，可以說噴水推進器本質上是一個能量轉化器，將原動機的旋轉機械能變成船體平動機械能。

圖6 噴水推進器基本結構Fig.6 Basic structure of waterjet

在此，通過噴水推進器的具體結構（圖7和圖8）闡述上述能量轉化過程。噴水推進器有2 個主要結構部件——進水流道和泵（圖7）。泵安裝在船艉板上，其軸線離船底有一定的高度。這種安裝的目的是：設計航速時，噴口能向空氣中噴水。因空氣背壓小、噴口速度高，故可獲得更大的噴口動量，從而獲得更大的推力。泵在艉板上有一定的安裝高度，需要通過進水流道A 將船底的水從進水口F 吸入，在流經進水流道后成為泵的進流。泵由旋轉葉輪B、靜止導葉C 和噴口D 組成。原動機通過葉輪軸E 驅動葉輪對水作功、導葉C 對葉輪B 的出流進行整流，以便把徑向流動和周向流動盡可能轉變?yōu)檩S向流動，最后通過漸縮型的噴口D 高速噴出，從而獲得推進力。轉向和倒車機構G 則用于改變水流的方向。需要特別指出的是：噴水推進器通過葉輪和導葉的水力匹配設計來產生軸向射流以獲得推進作用，優(yōu)秀的設計可使射流中的軸向動能占噴口水流總動能的98%～99%。噴水推進極高比例的軸向射流，是其他任何船舶推進器都不具備的優(yōu)點，這正是噴水推進器推進效率高于其他船舶推進器的基本原因。圖8 示出了噴水推進器軸向流產生的流動原理。

圖7 噴水推進器的主要結構部件Fig.7 Main components of a waterjet

圖8 水流在葉輪和導葉體中的流動Fig.8 Water flow in waterjet's impeller and stator

噴水推進器有很多具體結構形式，在此通過實例來做若干說明：

1）圖7 所示的噴水推進器是先葉輪作功、后導葉整流來產生軸向射流。工程應用中也有先由前置導葉給泵進流一個預旋，再由后置葉輪逆預旋方向對水作功，這樣的設計同樣能得到軸向射流的噴水推進器。圖9 所示蛙人輸送器的噴水推進器就采用了導葉在前、葉輪在后的結構形式。

圖9 蛙人輸送器的螺旋槳推進和噴水推進Fig.9 Frogmen conveyor propelled by propeller and waterjet

2）由圖7 和圖9 的比較可知，噴水推進器不一定需要進水流道，換句話說，進水流道不是噴水推進器的必要組成部分。

3）目前國內外大量使用的艉板式噴水推進器，設計航速時其噴口是在水面（水上）噴射水流，但也有例外，如美國海軍21世紀初資助Rolls-Royce公司開發(fā)的浸沒式噴水推進器（圖10）。該噴水推進器安裝在船尾底部，它在船底吸水，噴水推進器作功后又在船底噴水［12］。當時美國海軍研發(fā)該型噴水推進器的初衷是既提高推進效率又降低水下輻射噪聲，事實上這兩個目標都沒有實現(xiàn)。

圖10 美國海軍全電力推進試驗艦上安裝的浸沒式噴水推進器Fig.10 Sub-waterjet equipped in a full electric propulsion testing ship of US navy

4）德國Voith 公司近年推出了一種水下噴水推進器The Voith Linear Jet（圖11），它本質上是浸沒式無流道的噴水推進器，由前置4 葉葉輪、后置7葉導葉組成。圖12是模型尺度的浸沒式無流道噴水推進器，由前置5 葉葉輪、后置7 葉導葉組成［13］。

圖11 前置葉輪、后置導葉的Voith Linear Jet浸沒式噴水推進器Fig.11 Voith Linear Jet with front-installed impeller and rear-mounted stator used for sub-waterjet

圖12 船模試驗用的浸沒式噴水推進器（5 葉前置葉輪、7 葉后置導葉）Fig.12 Testing model of sub-waterjet（front-installed impeller of 5 blades，rear-mounted stator of 7 blades）

5）國外舷外機推進器已由螺旋槳推進演變成噴水推進（圖13）。圖14 中水流首先由前置紅色（深色）的葉輪對其作功、然后由后置黃色（淺色）的導葉整流，最后從噴口射出。

圖13 螺旋槳舷外機和噴水推進舷外機Fig.13 Outboard propeller and waterjet

圖14 噴水推進舷外機內部結構（藍色為導管支撐架，紅色為4 葉葉輪，黃色為8 葉導葉）Fig.14 Internal structure of outboard waterjet（blue for duct supporting，red for 4-blade impeller，yellow for 8-blade stator）

1.3 噴水推進的優(yōu)點

噴水推進具有如下優(yōu)點：

1）推進效率高于螺旋槳。以前有一種觀點認為，高速時噴水推進的效率高于螺旋槳，中低速時低于螺旋槳。我們的設計和研究結果表明，該觀點不正確。僅舉某低速平臺兩種推進器的比較例子。圖9 所示蛙人輸送器的設計航速為2 kn，我室所設計噴水推進器的推進效率遠高于原先已使用的導管螺旋槳。

2）航速越高越不容易空化，故非常適合高速推進。

3）水下輻射噪聲遠低于螺旋槳。

4）功率密度大、結構緊湊，在同樣推進功率前提下，其標稱直徑明顯小于螺旋槳。

5）安裝艉板式噴水推進器的船體具有優(yōu)異的機動性，其回轉半徑和緊急停車距離均遠小于同尺度的螺旋槳推進。

6）艉板式噴水推進適合于淺水航行。

7）具有轉向和倒車機構的2 臺艉板式噴水推進器能構成矢量推進，可為所在船提供優(yōu)異的操縱性。

8）艉板式噴水推進的主機負荷對航速不敏感，故其主機相對壽命高于螺旋槳船主機。

9）“舵—槳—車”三合一，便于船廠安裝和調試。

10）噴水推進器內部的旋轉葉輪不像螺旋槳那樣外裸，在前置導葉（無進水流道時）或進水流道入口處（有進水流道時）安裝格柵，有助于保護葉輪，使其不易損壞。

11）噴水推進器內的旋轉葉輪對水中人員和水中生物無直接傷害作用，比螺旋槳更安全、環(huán)保。

1.4 噴水推進的缺點

毋庸諱言，噴水推進也有缺點。其水力部件多，包括流道的進水口及格柵、進水流道、葉輪、導葉和噴口。只有對水力部件進行有機集成才能保證噴水推進器優(yōu)異的推進性能，故水力設計難度大、制造成本高，價格昂貴。工作時進水流道和噴水推進器內的水流重量增大了船的排水量，對快速性有負面影響。

2 泵噴推進器

2.1 泵噴推進器的定義

先回顧國外有關泵噴的論述，再提出作者對泵噴推進器的定義并舉例說明。

維基百科將泵噴推進和噴水推進放在同一個詞條［14］予以定義：“A pump-jet，hydrojet，or water jet is a marine system that creates a jet of water for propulsion. The mechanical arrangement may be a ducted propeller（axial-flow pump），a centrifugal pump，or a mixed flow pump which is a combination of both centrifugal and axial designs. The design also incorporates an intake to provide water to the pump and a nozzle to direct the flow of water out of the pump.”

譯成中文為：泵噴推進器，水力噴射器，噴水推進器，是一個通過水射流來產生推進的船舶系統(tǒng)。機械結構配置可能是一個導管式推進器（軸流泵）、離心泵或混流泵，也可配有進水流道和噴口。

該定義已提煉出噴水推進器和泵噴推進器的共性——“靠水的射流來產生推進”，并指出了推進泵的3 種類型，但沒有說明噴水推進器和泵噴推進器的特性或區(qū)別。

文獻［15］給出的泵噴推進器的定義如下：

“A pumpjet is a rotating hydrodynamic propulsor operating in a close-fitting casing or shroud. It is the hydraulic counterpart of the ducted-fan engine used for aircraft propulsion. The principal difference between a pumpjet and a propeller is the manner in which the fluid flows through the propulsor. The stream of flow through the pumpjet is made to depart from the‘natural’or free- stream surface that bounds the flow through a standard propeller. The general form of the departure from the free-stream surface is shown in Fig.15.”

該定義意譯為：泵噴推進器是一個管道內的旋轉水力推進器，有點像飛機涵道式風扇發(fā)動機，但它是液力結構。泵噴推進器和螺旋槳工作原理上的差別在于流體流過推進器的方式。流過泵噴推進器的流場特意設計成背離螺旋槳自由流界面。泵噴推進器流場離開螺旋槳自由流界面的形狀如圖15 所示。（圖中管道內虛線指螺旋槳流場界面，實線指導管內壁面為泵噴流場界面）。

圖15 泵噴推進器內部流場和螺旋槳流場的差別［15］Fig.15 Comparison through a pumpjet and a propeller［15］

該定義只側重于泵噴推進器外形以及為抑制空化所采用的減速導管流場與螺旋槳流場的差別。

文獻［16］這樣闡述泵噴：“The pumpjet is essentially an axial turbine pump consisting of a duct or shroud surrounding a fixed stator with radial slots that twist the direction of water flow and a rotor with more blades than a conventional propeller. This cylinder arrangement increases propulsive efficiency and lowers noise by reducing tip vortices. The pumpjet on the Navy's Seawolf is both quieter and more efficient than an open propeller.”

其中文意思為：泵噴推進器基本上是軸流渦輪泵。其由3 部分組成：一是管道或導管；二是固定的導葉，由它構成了徑向槽，導葉的作用扭曲了水流動的方向；三是旋動的轉子，其葉片比常規(guī)的螺旋槳葉片多。該種結構布置提高了推進效率并通過減少梢渦降低了噪聲。美國海軍“海狼”級核潛艇的泵噴推進器比敞開式螺旋槳更安靜并且更高效。

該文獻對泵噴推進器結構的描述沒有概括其所有結構特點，而且噴水推進器也具有它所說的3 個組成部分。

類似于前面提出的噴水推進定義，作者建議對泵噴推進器定義如下：由管道內的葉輪和導葉共同作用、在噴口產生射流、以低噪聲（聲隱身性）作為第一設計目標的船舶推進器，稱為泵噴推進器。

2.2 泵噴推進器的結構形式

因為泵噴推進器最早發(fā)明和應用于魚雷，故先介紹魚雷泵噴推進器結構，然后再介紹其他泵噴推進器。

圖16［14］所示為美國Mark 50 魚雷使用的泵噴推進器。流經魚雷雷體前段的水流進入泵噴推進器后，先由旋轉葉輪作功、然后經過導葉整流，最后沿減縮型噴口射出從而獲得推進力。該泵噴推進器采用的是前置葉輪、后置導葉的結構。為了降低葉輪上的負載、避免空化、降低噪聲，該泵噴推進器旋轉葉輪11 葉（圖16 中呈金黃色的葉片）、靜止導葉13 葉（圖16 中呈淺灰色的葉片），明顯比前述應用案例中多。當然，該魚雷泵噴推進器設計還采用了其他降噪措施。

圖16 Mark 50 魚雷使用的泵噴推進器Fig.16 Pumpjet for Mark 50 torpedo

美國早期設計的潛艇泵噴推進器（圖17）也采用前置葉輪、后置導葉的水力結構。該潛艇泵噴推進器進流處有導管支撐架，目的是由前置的導管支撐架連同后置導葉共同支撐十分笨重的導管。

這種前置葉輪、后置導葉的泵噴推進器結構帶來了振動、噪聲增強的問題：水流被葉輪作功后獲得高速、高壓，然后直接沖擊在后置導葉上。這種沖擊作用既導致導葉表面流激直發(fā)聲顯著增大，也導致導葉振動進而使推進器結構聲明顯增強。后來研發(fā)的現(xiàn)代潛艇泵噴推進器設計就開始采用前置導葉、后置葉輪的結構形式。從流體流動原理可知，前置導葉給進流一個預旋，后置葉輪反預旋方向對水作功，此時的水流沿軸向從噴口射出進而獲得推進作用。該“前置導葉、后置葉輪”結構消除了“前置葉輪、后置導葉”結構所具有的流激直發(fā)聲大、導葉振動所致結構噪聲也大的雙重缺點。當然，導葉前置時，后置葉輪的推力載荷更大，葉輪自身的流固耦合振動噪聲會明顯增大，因而帶來了尚需進一步解決的新問題。

圖17 美國早期泵噴的結構設計圖Fig.17 Structure of early American pumpjet design

3 噴水推進器和泵噴推進器的異同

3.1 共同點

二者均屬泵類推進器（都是葉片式水泵），都由管道內的旋轉葉輪和靜止導葉2 個部件組成，都是通過葉輪和導葉對流體的共同作用，在噴口產生軸向射流，從而獲得推進力。

3.2 不同點

將快速性作為第一設計指標，追求的是推進器的高效率、大推力，這樣的設計結果為噴水推進器；將聲隱身性作為第一設計指標，追求的是推進器的低噪聲、安靜性，這樣的設計結果為泵噴推進器。

舉一個例子來說明兩者的轉化關系。假設某小型船舶使用The Voith Linear Jet 水下噴水推進器，一般情況下4 葉葉輪、7 葉導葉的結構配置就可以保證無空化高效率推進。但是，如果這樣的結構配置用于潛艇，就會產生致命問題：葉輪和導葉流體力將誘發(fā)低頻強線譜。當葉輪轉動一周時，推進器會出現(xiàn)4 個或4×7=28 個的脈動推力和脈動力矩，所對應的低頻強線譜不僅噪聲強，而且傳播距離遠，對聲隱身不利。為了改善該種情況，需要將葉輪葉片數(shù)增加到9～11，導葉葉片數(shù)增加到15～19，并采用前置導葉、后置葉輪結構，增大導葉和葉輪的間距以降低它們間的流體相互作用，葉輪采用側斜等措施。改變后的推進器的低頻強線譜會顯著降低，不但流激直發(fā)聲顯著降低，而且結構噪聲也會明顯降低，但此時推進器的效率就顯著降低了，這時的推進器是泵噴推進器而不是噴水推進器了。

3.3 有關二者具體結構的進一步說明

1）無法用葉輪和導葉誰在前、誰在后來區(qū)分噴水推進器和泵噴推進器。噴水推進器和泵噴推進器都有葉輪在前、導葉在后的具體結構（圖2 是Kamewa 公司S2 系列、水面艦船用的葉輪在前、導葉在后的噴水推進器，圖18 是前蘇聯(lián)設計建造的世界上第1 艘常規(guī)潛艇的泵噴推進器，也是葉輪在前、導葉在后的結構），也都有導葉在前、葉輪在后的具體結構。圖9 是作者所在研究室為某蛙人輸送器設計的導葉在前、葉輪在后的噴水推進器，圖19 是作者所在研究室為某蛙人輸送艇設計的導葉在前、葉輪在后的泵噴推進器。

圖18 “基洛”級潛艇B-871 Alrosa 號在干船塢檢修時的泵噴推進器（前置11 葉葉輪、后置7 葉導葉）Fig.18 Kilo class submrines B-871 Alrosa in the dry dock and its pumpjet（front 11-blade impeller，rear 7-blade stator）

圖19 某蛙人輸送艇的泵噴推進器（前置11 葉導葉，后置9 葉葉輪）Fig.19 A frogman conveying submarine with pumpjet（front 11-blade impeller and rear 9-blade stator）

2）無法用內流場和內外流場來區(qū)分噴水推進器與泵噴推進器。噴水推進器和泵噴推進器都有內流場的結構。例如：圖2 是內流場的噴水推進器；將圖19 所示的外置式（懸掛式）泵噴推進器內置于潛艇尾部并配置2 個進水流道或4 個進水流道和1 個出水流道時就是內流場泵噴推進器（圖20）。下文將要介紹的多航態(tài)蛙人輸送艇泵類推進器也是一個內流場泵噴推進器。噴水推進器和泵噴推進器也都有內外流場的結構，圖9～圖14是內外流場的噴水推進器，圖16～圖19 是內外流場的泵噴推進器。

圖20 潛艇內置式無軸泵噴推進系統(tǒng)結構組成示意圖Fig.20 Structure diagram of built-in shaftless pumpjet of submarine

3）無法用加速導管和減速導管來區(qū)分噴水推進器和泵噴推進器。如圖17 所示導管，既可以設計成加速導管，也可以設計成減速導管。有人說泵噴推進器為避免空化必須采用減速導管，事實上也有采用加速導管但泵噴推進器在整個工作范圍都沒有空化的。因此，作者認為，采用減速導管是避免葉輪空化的技術措施之一，但不是唯一的技術措施。

4 多航態(tài)蛙人輸送艇泵類推進器的分類

有讀者可能會提出，快速性和聲隱身性對艦船推進性能同等重要；在同等重要設計原則下的泵類推進器的設計結果，它屬于噴水推進器還是泵噴推進器呢？下面以一個案例來回答該問題。

美國“多用途戰(zhàn)斗艇”（Multi-Role Combatant Craft，MRCC［17］）是應美國特種作戰(zhàn)司令部要求由美國司蒂德公司研制開發(fā)的。該MRCC 既能在海面上高速行駛，又能夠下潛到水下一定深度低速航行。它常用于海軍陸戰(zhàn)隊執(zhí)行特殊任務或特種部隊蛙人的輸送。從基地或母船到執(zhí)行任務海域的航渡過程中，該艇首先采用水面高速航行（30～35 kn），接近任務海域時為提高隱蔽性，采用半潛航行（5.5 kn），然后采用水下航行（2～5 kn）隱蔽抵達任務海區(qū)，最后采用坐海底或懸浮航態(tài)來釋放蛙人和特種裝備以執(zhí)行特殊任務。

為探索快速性和聲隱身性兼優(yōu)，適合于水上水下航行快捷切換、工作可靠的多航態(tài)艇（類似于MRCC）推進裝置，作者提出了“合二為一”的泵類推進裝置（圖21）：水上或半潛航行時，離合器結合，增壓柴油機驅動泵類推進器，推進電機不工作而作為旋轉慣量置于傳動系統(tǒng)中空轉；水下航行時，離合器脫開，柴油機不工作，電池向推進電機供電以驅動泵類推進器。

圖21 多航態(tài)艇的“二合一”泵類推進器配置圖Fig.21 Pump-type propulsor plant for multi-navigation craft

作者所在研究室為該多航態(tài)艇設計了既滿足水上設計航速30 kn 高速、高效航行，又滿足水下設計航速5 kn 低噪聲航行（如流激直發(fā)聲不高于115 dB）的泵類推進器（圖22～圖23）。

圖22 泵及流道內部流動情況Fig.22 Streamlines in pump& duct

設計人員首先為水面30 kn 工況設計了噴水推進器，對實尺度“艇+進水流道+噴水推進器”系統(tǒng)進行水面30 kn 的數(shù)值自航實驗，獲知所設計噴水推進器在水面30 kn 時無空化、推進效率滿足設計要求。然后進行實尺度“艇+進水流道+噴水推進器”系統(tǒng)水下5 kn 的數(shù)值自航實驗，獲知該噴水推進器在水下5 kn 時無空化、推進效率也滿足設計要求。最后，再進行實尺度“艇+進水流道+噴水推進器”系統(tǒng)水下5 kn 的非定常流場計算和流激直發(fā)聲計算，發(fā)現(xiàn)流激直發(fā)聲達119.5 dB，不滿足115 dB 的設計要求，所以該噴水推進器需進一步改進設計以降低流激直發(fā)聲。

圖23 多航態(tài)蛙人輸送艇的泵類推進器裝配圖Fig.23 Assembly drawing of pump-type propulor of multi-navigation craft

上述過程表明，以水面30 kn 作為設計工況、并且考慮若干降噪措施（如葉輪7 葉，導葉12 葉）后，仍不能滿足水下5 kn 航行時的115 dB 噪聲性能，尚需將泵噴設計中的更多降噪措施運用到該噴水推進器的聲學性能改進上。改進設計后所得的不再是噴水推進器而是泵噴推進器，因為這個泵類推進器保證快速性易、保證噪聲性能難，最終的設計難點是如何保證噪聲性能的實現(xiàn)。

僅舉一個措施來說明如何進一步降低流激直發(fā)聲：該噴水推進器初始設計采用了葉輪在前、導葉在后的結構，這是出于提高效率的考慮；但這種結構的弊端是流激直發(fā)聲大，即前置葉輪對水作功后高速、高壓流體沖擊在后置導葉上，會導致導葉上的流激直發(fā)聲顯著增大。針對這一結構弊端，采取了降低動、靜部件間流場強耦合的措施，比如加大葉輪和導葉之間的軸向距離。這就減小了葉輪和導葉間的流場強耦合，有利于降低直發(fā)聲。當然，這會造成粘性流動路徑變長、流體流動損失增加，降低泵噴推進器的水力效率。

采用多項降噪措施后，最終所得新泵噴推進器水下5 kn 時的靜件聲級110.02 dB，動件聲級109.87 dB，泵噴直發(fā)聲113.82 dB。然后，設計者又重新校驗了該新泵噴推進器水面30 kn、水下5 kn 的推進性能，發(fā)現(xiàn)均滿足要求。

多航態(tài)蛙人輸送艇泵類推進器的設計過程和結果表明，在快速性和聲隱身性同時有較高設計要求的工程應用中，哪個設計難度大就以哪個所對應的設計結果來命名。因水下5 kn 時115 dB的聲學設計難度大于水上30 kn 的快速性設計難度，所以設計結果是泵噴推進器而不是噴水推進器（雖然設計者最初采用的水力結構是噴水推進器的一般形式）。

5 國外泵類推進器若干命名的點評

SCHOTTEL 公司將圖24 所示離心式噴水推進器稱為Pumpjet［18］。由于該推進器沒有低噪聲設計要求，主要是保證所在平臺的操縱性和機動性，故稱其為噴水推進器（Waterjet）更名副其實。

國外將圖13 和圖14 所示的舷外機噴水推進器稱為Pumpjet［19］。由于這種推進器設計只需考慮高效率、大推力的快速性要求，和低噪聲無任何關聯(lián)。故稱其為噴水推進更貼切。有人將圖13和圖14 所示的推進器稱為Outboard Jets［20］，譯成中文為“舷外噴射推進器”，這較為名副其實。

6 結 語

噴水推進器和泵噴推進器依靠其管道內的葉輪和導葉的水力匹配設計所形成的噴口軸向射流產生推進力，噴口軸向流能量能達到噴口出流總動能的98%～99%，因而它們都具有很高的推進效率。

人類運用自身高超的智慧和創(chuàng)造力已設計并應用了各種各樣的噴水推進器和泵噴推進器，若想通過其具體的結構來定義和分類，結果都會掛一漏萬，故作者建議從共性提煉和特性區(qū)分來定義它們。噴水推進器和泵噴推進器都是水泵，都由管道內的葉輪和導葉所組成，都是通過葉輪和導葉的水力匹配設計在噴口產生軸向射流而獲得推進力。它們的區(qū)別在于：噴水推進器將保證快速性，即高效率、大推力的無空化推進作為第一設計目標；泵噴推進器將保證聲隱身性，即低噪聲、安靜性作為首要設計目標。

據(jù)此，作者提出了噴水推進器和泵噴推進器的定義：由管道內葉輪和導葉共同作用，在噴口產生射流，以快速性作為第一設計目標的船艇推進器稱為噴水推進器；以低噪聲（聲隱身性）作為第一設計目標的船艇推進器稱為泵噴推進器。

該定義能涵蓋所有泵類推進器的分類，能準確區(qū)分且無一例外。當然，當有更新的泵類產品問世且本定義無法涵蓋時則本定義應再完善。

致 謝

本文撰寫是基于所指導的博碩士研究生的有關研究工作，他們是：丁鐘江、丁江明、劉承江、黃斌、蘇永生、段向陽、孫存樓、楊瓊方、常書平、魏應三、靳栓寶、付建、吳森、李翔、李堅波、曾文德、聶沛軍、王紹增、孫銘澤、李斌、丁科、李劍、謝天宇、王彬彬、劉強、易文彬、彭云龍、曹玉良、張明宇、仝博、王小二、李留洋、柯亮、魏春陽、蔣超、吳湘榮、陳天福。值得一提的是，彭云龍博士所完成的噴水推進器和泵噴推進器的10 多項出色設計及深入研究，為本文撰寫提供了詳實的素材。在此一并表示衷心感謝！