没有多少人会把小小的气泡跟杀伤力联系在一起。 

 

　　但实际上，那些气泡对于设计不佳的螺旋桨来说是极其致命的。 

 

图片来自Axda0002。 

　　

　　螺旋桨一般是舰船上最最坚硬的部件之一，但它们却常被“气泡”所杀伤。而这里的气泡，其专有名字叫“空泡”。 

　　空泡到底是怎么产生的？毁伤力为何又这般大？今天，咱们来聊一聊。 

　　饱和蒸气压 

　　我们知道，水在一个标准大气压下，100摄氏度时沸腾，而沸腾就是水中产生大量气泡的过程。在大约两个标准大气压时，得达到120摄氏度时才会沸腾，这是家庭用高压锅里面的温度。而在珠峰上，由于气压小，水最低可到69摄氏度时才出现沸腾。压强不同，沸点也不同。 

　　反过来说也成立，即不同温度下，水沸腾时的压强是不同的，这个压强就是饱和蒸气压。 

 

　　对照上面的表格数据，在20 的海水里面，如果局部出现低于2338.8pa的低压，那么海水就会沸腾并产生气泡，这就是空泡。 

　　问题来了，为什么在密实的水里面，螺旋桨周围还会产生低压？这不难理解，螺旋桨高速旋转，由于桨叶的高速移动，则桨叶背部的压力必然降低，形成一个吸力面，低压就这么产生了，当压力低于海水的饱和蒸气压时，就会产生大量气泡，就像沸腾一样。 

 

堵住注射试管的底部，并向上拔活塞时，管内气压降低，并产生气泡。 

　　

　　空泡与沸腾不同的是，烧水出现的沸腾，其内部生成的气泡还会不断长大，因为气泡可以不断从周围获得热量。而空泡的周围，没有热量的输入，只存在周围高压海水的强力挤压，这就是空泡威力很大的成因。 

 

　　几百万分之一秒的时间里，螺旋桨产生的空泡呈现爆发式增长，之后，由于周围海水的高压，空泡又被急剧压缩，直至崩溃，而崩溃时，会有爆炸性射流产生，这个射流的时速高达几千公里以上，再坚硬的螺旋桨也经不起其长年累月的冲击。 

　　射流只是其中的一个伤害。空泡破灭时，还会产生爆炸性的冲击波。 

 

　　仔细看上面动图，空泡破灭时向四周产生了一个明显可见的冲击波。 

　　所以，射流和冲击波是空泡损伤螺旋桨的根本原因。 

　　我们可以用一个试验来展示一下空泡的威力。 

 

图片来自GavinFree和DanielGruchy两人做的实验截图。 

　　

　　一个装着水的啤酒瓶，用力击打啤酒瓶的瓶口处，此时，啤酒瓶的底部掉了。为什么？ 

　　让我们来看看细节。 

 

　　上面动图告诉我们，当用力击打啤酒瓶顶部时，啤酒瓶必然会迅速向下移动，但瓶子内部的水跟不上这种瞬间的高速移动，于是空泡就产生了。这就像螺旋桨高速转动时，桨叶背部的水跟不上桨叶的移动一样。 

　　啤酒瓶底部的空泡，其存在时间极短，而当其破灭时会对瓶底产生一个冲击力，于是瓶底就掉了。 

　　空泡的其他危害 

　　大坝的泄洪道、水龙头控制阀、柴油发动机等等，也会产生空泡损伤。 

图为空泡对泄洪道的损伤。 

　　

图为空泡对控制阀的损伤。 

　　

　　损伤只是一方面，大量空泡破裂时产生的噪音也是常规潜艇和核潜艇所痛恨的，因为这会大大增加潜艇被敌方声呐探测到的机会。所以，越来越多的先进核潜艇不再使用常规的外露螺旋桨推进，而是采用泵射推进。 

 

　　空泡的用途 

 

　　上图为空泡在物体表面破裂时的模拟，可以看到，空泡破裂时会对物体表面进行来回冲击，利用这种冲击，我们可以高效清洗物件。 

　　问题是，怎样才能方便地在水里面产生大量空泡？不难，向水里面发射超声波即可。 

　　自然界空泡 

 

长尾鲨，图片来自@CITES。 

　　长尾鲨有一根超长的大尾巴，其体长最高可达七米，尾巴是它们的捕食工具。遇到鱼群时，就转过身用尾巴奋力拍打，将鱼击晕从而美餐。 

 

　　而长尾鲨甩动大尾巴捕食的时候，极其彪悍，研究人员从它们的尾巴尖上看到了空泡。