張方方，李文哲，董曉明，宋佳平

(海軍大連艦艇學(xué)院 水武與防化系, 遼寧 大連 116018)

氫氧能源具有化學(xué)反應(yīng)過程簡(jiǎn)單、燃燒穩(wěn)定性好、理論比沖大、無污染等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于空間推進(jìn)系統(tǒng)[1]；且在微制造技術(shù)受限的情況下可理論應(yīng)用于中介尺度熱機(jī)[2]。

文獻(xiàn)[3]對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)役和在研的各種先進(jìn)魚雷進(jìn)行了綜述，指出金屬/水反應(yīng)噴射推進(jìn)的高比能量是金屬燃料使用的結(jié)果，而金屬/水反應(yīng)(比如鋁/水反應(yīng))過程中將產(chǎn)生大量氫氣，若能設(shè)計(jì)一種魚雷動(dòng)力系統(tǒng)既能利用金屬/水反應(yīng)的高比能量，又能使其產(chǎn)生的氫氣完全燃燒來推動(dòng)熱機(jī)將是十分理想的，這就是魚雷氫氧閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)想；文獻(xiàn)[4]中通過對(duì)金屬/水反應(yīng)的工作機(jī)理及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，指出金屬/水反應(yīng)燃料的研究重點(diǎn)是燃料的供給以及反應(yīng)的啟動(dòng)與控制，而本文將重點(diǎn)論述金屬/水反應(yīng)快速可控制氫的實(shí)現(xiàn)途徑問題；文獻(xiàn)[5]中通過對(duì)水下熱動(dòng)力技術(shù)發(fā)展進(jìn)行綜述指出，水下航行器航速超過55 kn時(shí)使用渦輪機(jī)較活塞機(jī)更合理，而魚雷氫氧閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)將快速可控制取的氫氧進(jìn)行燃燒，其產(chǎn)生的過熱蒸汽用來推動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，滿足魚雷高速航行需要；文獻(xiàn)[6]中給出了氫氧能源水下熱動(dòng)力和電動(dòng)力應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)途徑，并設(shè)計(jì)了氫氧制取方案，本文將以此為基礎(chǔ)，提供水下可控快速制氫制氧的實(shí)現(xiàn)方案和反應(yīng)物組分選擇。

綜上所述，本文將在綜述常用氫氧制取方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述固態(tài)氫氧能源在魚雷閉式循環(huán)熱動(dòng)力系統(tǒng)中可控快速制氫制氧的實(shí)現(xiàn)方法，為魚雷氫氧閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)這一較為理想的魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)提供研究思路。

1 氫氣制取方法

1.1 常用氫氣制取方法

氫氣的制取方法有傳統(tǒng)法和現(xiàn)代法之分，傳統(tǒng)方法主要包含水電解制氫法和礦物燃料重整制氫法，現(xiàn)代方法主要有生物制氫法、太陽能光解水制氫法、金屬氫化物制氫法和金屬置換制氫法。傳統(tǒng)制氫法的主要問題在于效率低、不利于能源的綜合利用。生物制氫法具有環(huán)境友好、消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但其制氫速率慢、流量不易控制實(shí)難以滿足水下實(shí)用要求[7-8]。太陽能光解水制氫通常需要加入催化劑(如Pt/TiO2)以破壞水中穩(wěn)定的氫氧化學(xué)鍵[9]，但太陽能光解水同樣存在光能利用率低、制氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)慢等缺點(diǎn)，最主要的是太陽能的水下利用幾乎不可能。金屬氫化物制氫法和金屬置換制氫法可同時(shí)解決氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問題。文獻(xiàn)[6]提出利用金屬氫化物NaBH4制氫用于水下電動(dòng)力推進(jìn)，并設(shè)計(jì)了NaBH4溶液擠帶供應(yīng)系統(tǒng)以避免航行器質(zhì)心明顯變化；然而，NaBH4的高價(jià)格限制其利用，最重要的是金屬置換制氫的能量密度較NaBH4制氫高得多，特別是鋁還原水或者碳?xì)浠镏迫錃獗徽J(rèn)為是一種能量密度高且安全有效的方法[10]。

鋁的價(jià)格便宜、空氣中穩(wěn)定性好，并且鋁與水反應(yīng)具有能量密度高、氫氣產(chǎn)量和純度高等優(yōu)點(diǎn)，使得鋁還原水制氫成為研究的熱點(diǎn)[11]。鋁與水反應(yīng)在原理上的可行性受到鋁表面氧化層的阻止，致使常見的鋁與水并不能直接反應(yīng)，因此破壞鋁表面固有的和抑制原位再生的致密氧化膜的研究勢(shì)在必行，目前的主要方法有水中加入腐蝕性溶質(zhì)法、物理破除氧化膜法、機(jī)械球磨法以及鋁合金化法。鋁作為兩性金屬與酸和強(qiáng)堿均能反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，其中研究最廣泛、最成熟的是鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制取氫氣[12]，該方法簡(jiǎn)單有效但必須采用高濃度氫氧化鈉(大于10wt%)才能實(shí)現(xiàn)高的制氫速率和轉(zhuǎn)化產(chǎn)量，此時(shí)溶液具有強(qiáng)腐蝕性，對(duì)反應(yīng)器的材質(zhì)要求嚴(yán)格，故不適用于水下制取氫氣。為此，Watanabe等[13]將鋁放入水中，利用水的機(jī)械動(dòng)能破壞氧化層進(jìn)而制造新鮮鋁表面，其在熱和沖擊作用下與水反應(yīng)制取氫氣；Uehara等[14]利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪切割、碾磨水中的鋁與鋁合金，使破碎的鋁表面具有很高的反應(yīng)活性進(jìn)而與中性水反應(yīng)放出氫氣，其可通過控制飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)制氫速率和制氫量的控制；上述文獻(xiàn)是物理方法破除氧化層實(shí)現(xiàn)鋁與中性水反應(yīng)的典型案例，除此之外還可采用機(jī)械球磨法抑制和破壞鋁表面氧化層促使鋁與中性水直接反應(yīng)。機(jī)械球磨法常利用氧化物將鋁粉改性或利用無機(jī)鹽將鋁表面包裹阻止其氧化，目的使鋁在相對(duì)溫和的溫度下與水反應(yīng)析出氫氣。美國(guó)新澤西理工學(xué)院的Dupiano Paul等[15]分別利用MoO3、Bi2O3、CuO、MgO、Al2O3與鋁粉混合后球磨，得到的混合粉末均可水解制氫，并指出用Bi2O3與鋁粉球磨后獲得最大析氫速率；除了上述氧化物外，還可以采用氧化鈣、硼氫化鈉等對(duì)鋁表面進(jìn)行機(jī)械球磨進(jìn)而破壞鋁顆粒表面氧化膜，使得鋁與中性水反應(yīng)制取氫氣。機(jī)械球磨法能夠從不同側(cè)面提高鋁的活性，但球磨工藝復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)、球磨后的材料裝填密度低且不易儲(chǔ)存，研究人員開始探索機(jī)械合金制取氫氣的方法。

Kravchenko等[16]指出鋁與多個(gè)低熔點(diǎn)金屬形成合金后，即可在82 ℃的中性水中水解產(chǎn)生一定流量的氫氣；孫立賢等[17]利用合金法制備Al-Bi和Al-Sn體系在NaCl溶液中反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)該合金室溫下具有很高活性，其反應(yīng)率達(dá)到92%；Woodall等[18]首先通過試驗(yàn)調(diào)整鋁鎵合金配比進(jìn)而開展水解制氫研究，指出不同配比的鋁鎵合金水解制氫的產(chǎn)率均可達(dá)到100%，且金屬鎵不參與反應(yīng)，可循環(huán)利用；然而，鋁鎵二元合金需要在相對(duì)較高的溫度下方可水解制氫，其與水反應(yīng)通常需要外界熱源加熱，為此，Woodall等在鋁鎵合金的基礎(chǔ)上利用加熱熔煉法制備Al、Ga、In、Sn四元合金，In和Sn的加入使得合金活性大大增強(qiáng)，進(jìn)而使合金水解制氫在更低的溫度下即可進(jìn)行[19-20]；文獻(xiàn)[21]對(duì)Al、Ga、In、Sn合金的水解析氫機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)就鋁合金的鋁晶粒尺寸、合金結(jié)構(gòu)參量及其化學(xué)成分對(duì)產(chǎn)氫率、反應(yīng)溫度的影響，指出合金成分對(duì)產(chǎn)氫率影響最大，鋁晶粒尺寸對(duì)反應(yīng)速度影響最大。機(jī)械合金化法的缺點(diǎn)是，合金中Ga、In為貴金屬，其應(yīng)用增加了制備成本；其優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能密度高、制氫實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，最重要的是其可和其他方法綜合使用，充分利用不同方法的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 水下可控快速制氫方法

水下制氫至少需要滿足兩個(gè)條件：快速性和可控性。上述各制氫方法中，制氫速率最快的是NaOH溶液法[22]，其析氫速率最高可達(dá)2.5 L/(min·g)，且不論該方法水下應(yīng)用對(duì)設(shè)備的嚴(yán)格要求，即使該最大析氫速率也不能滿足水下熱動(dòng)力系統(tǒng)輸出功率的需要。從儲(chǔ)能密度和實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易性考慮，水下制氫應(yīng)采用機(jī)械合金化法，上述文獻(xiàn)有關(guān)該方法研究的共同點(diǎn)是，其將富鋁合金置于水中試圖在常溫下制取氫氣，常溫下反應(yīng)必然導(dǎo)致析氫速率緩慢，而將固體顆粒置于液體中制氫又帶來析氫流量不易控制的問題。

浙江大學(xué)楊衛(wèi)娟等[23]利用最小自由能法對(duì)熔融態(tài)鋁鋰、鋁鎂合金/水反應(yīng)制氫進(jìn)行了熱力學(xué)分析，并指出Li、Mg含量的增加有效抑制了Al2O3的生成。高溫熔融態(tài)合金保證了制氫的快速性，且金屬Li、Mg均與水反應(yīng)析出氫氣，進(jìn)而保證水下儲(chǔ)氫和儲(chǔ)能密度。受此啟發(fā)，魚雷熱動(dòng)力可采用熔融態(tài)富鋁合金的方式去除氧化膜進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋁水反應(yīng)可控制氫，其工作機(jī)理框圖如圖1。

圖1 制氫反應(yīng)室工作機(jī)理框圖

2 生氧儲(chǔ)氧方法

2.1 常用生氧儲(chǔ)氧方法

制氧除了可通過分離空氣的物理方法外，還可采用化學(xué)方法，其包括電解水制氧法、超(過)氧化物制氧法、氧燭制氧法等。電解水制氧的主要問題在效率低、不利于能源的綜合利用；超(過)氧化物制氧法需要妥善解決的問題是超(過)氧化物的處理和儲(chǔ)存問題[26]；氧燭具有儲(chǔ)氧密度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但其需要仔細(xì)操作和安裝以避免意外點(diǎn)火[27]。常用氧源的儲(chǔ)氧密度如圖2所示，以下分析不同儲(chǔ)氧方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

液氧氣化的臨界溫度為-118 ℃，其低溫儲(chǔ)存需要厚重絕熱的氧氣罐，并應(yīng)有連通外界的裝置便于必要時(shí)泄壓。高壓氧氣可與有機(jī)材料發(fā)生猛烈反應(yīng)[28]，其儲(chǔ)存仍需要厚重的氧氣罐，且各輔助件需要脫脂處理和保持清潔。一定條件下，絕大數(shù)材料甚至金屬將在氧氣中燃燒，液氧和高壓氣氧的點(diǎn)火源較多，可以是絕熱壓縮生熱、摩擦生熱、機(jī)械碰撞或是靜電效應(yīng)。可見從能源安全利用方面考慮，水下氧源采用低溫液氧和高壓氣氧的儲(chǔ)氧方式并非最優(yōu)選擇。

(1)固態(tài)LiClO4; (2)固態(tài)NaClO4; (3)熔融態(tài)LiClO4; (4)-118 ℃液氧; (5)固態(tài)NaClO3; (6)70%濃度HClO4; (7)82 ℃飽和NaClO4溶液; (8)68.8; Mpa氣氧; (9)20 ℃飽和NaClO4溶液; (10)90%濃度H2O2; (11)固態(tài)Na2O2; (12)82 ℃飽和LiClO4溶液; (13)34.4; Mpa氣氧; (14)20 ℃飽和LiClO4溶液

圖2 常用氧源的儲(chǔ)氧密度

超氧化物制氧法通常采用超氧化鈉NaO2、超氧化鉀KO2與水或二氧化碳反應(yīng)制取氫氣[29]，超氧化物易與環(huán)境中的濕氣發(fā)生反應(yīng)，加之其是十分活潑的氧化劑，其水下利用同樣存在安全問題。除此之外，過氧化物H2O2也可作為氧源，其已用于陸上動(dòng)力[30]和水下推進(jìn)[31]。由于過氧化氫存在自分解問題，適時(shí)排氧避免儲(chǔ)存罐超壓顯得十分必要。盡管鈍化技術(shù)的進(jìn)步提高了濃縮過氧化氫的穩(wěn)定性，并因此降低了一些與材料有關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)，但過氧化氫對(duì)溫度、污染物的敏感性仍舊值得關(guān)注[32]，曾有證據(jù)顯示2000年8月俄羅斯庫爾斯克號(hào)潛艇沉沒是由過氧化氫魚雷爆炸引起的。

氧燭是一種儲(chǔ)存和使用都相對(duì)安全的固體氧源，其由含氧化學(xué)物質(zhì)(如NaClO3)、金屬燃料(如Fe)、催化劑、抑氯劑、粘合劑等按一定配比混合后被壓縮成固體塊[33]。氧燭的制氧原理可簡(jiǎn)單表述為，氧燭啟動(dòng)融化后含氧化學(xué)物質(zhì)和低于化學(xué)當(dāng)量比下的金屬燃料首先反應(yīng)放出熱量，進(jìn)而促使剩余含氧化學(xué)物質(zhì)受熱分解生成氧氣，而在生命維持和特殊應(yīng)用中，需要過濾去除NaCl顆粒和清洗去除氯氣。氧燭具有性能相對(duì)穩(wěn)定、制氧率大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)作為一種可靠的氧源在軍事和民用航空中得到應(yīng)用，然而至今仍沒有十分有效的途徑提高其燃燒效率和使其反應(yīng)點(diǎn)火后停止[34]，因此無法適時(shí)控制制氧流量。此外，氧燭類似一種“火藥”，需要仔細(xì)操作和安裝以避免意外點(diǎn)火而引發(fā)事故。

上述各種氧氣存儲(chǔ)和制取方式的水下應(yīng)用均存在不可避免的缺陷，因此，急需一種安全儲(chǔ)氧可控制氧的氧源用于水下航行器。

2.2 水下安全儲(chǔ)氧可控生氧方法

水下制氧儲(chǔ)氧的基本要求是儲(chǔ)存安全、儲(chǔ)氧密度高且制氧流量實(shí)時(shí)可控。從儲(chǔ)存安全性考慮，可選擇物理化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的固態(tài)制氧劑；由圖2知，固態(tài)制氧劑的儲(chǔ)氧密度高，大于 1 000 kg/m3的有LiClO4、NaClO4和NaClO3，其中固態(tài)LiClO4的儲(chǔ)氧密度最高，是臨界溫度下液氧的1.28倍，早在20世紀(jì)60年代由LiClO4和錳燃料組成的氧燭已被研制成功[35]，但氧燭制氧難以控制的特性制約其水下應(yīng)用，故采用新方法實(shí)現(xiàn)固態(tài)制氧劑水下可控制氧顯得十分必要。

LiClO4的分解溫度在430 ℃左右，315 ℃以下其分解反應(yīng)十分微弱，其遠(yuǎn)大于LiClO4熔點(diǎn)236 ℃，且低于生成物L(fēng)iCl的熔點(diǎn)610 ℃。根據(jù)LiClO4的這種性質(zhì)采用制氧劑儲(chǔ)存和催化受熱分解分兩室進(jìn)行[36]，如圖3所示。

圖3 分開兩室儲(chǔ)氧制氧

存儲(chǔ)室和反應(yīng)室在制氧準(zhǔn)備階段被加熱至不同的溫度Ti0和Tog0，其中236 ℃

分開兩室儲(chǔ)氧制氧方案為水下可控制氧創(chuàng)造了條件，但其最大缺陷是反應(yīng)室初始體積大、制氧啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，為此可采用同軸異室儲(chǔ)氧制氧方式，如圖4所示。

圖4 同軸異室儲(chǔ)氧制氧

存儲(chǔ)室和反應(yīng)室通過可移動(dòng)絕熱板隔開，絕熱板的可移動(dòng)性保證反應(yīng)室只有較小初始體積，提高制氧啟動(dòng)快速性，同時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行生成物將不斷占據(jù)反應(yīng)物體積，實(shí)現(xiàn)水下空間的合理利用。文獻(xiàn)[37]在仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上指出NaClO3水下制氧可保證生成物為氣固混合物，便于過濾得到純凈氧氣，是一種比較理想的水下制氧劑。

3 魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)研究概況

3.1 研究概況

目前魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)的研究主要集中在推進(jìn)劑優(yōu)化、能源供應(yīng)調(diào)節(jié)方法、發(fā)動(dòng)機(jī)選型以及熱力循環(huán)方式4個(gè)方面[38]。

推進(jìn)劑是魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要決定因素之一，其優(yōu)化的目的在于尋求儲(chǔ)存性和安全性好、能量密度高、成氣量大、生成物可溶于水的推進(jìn)劑。在眾多推進(jìn)劑如柴油+H2O2、煤油+H2O2、酒精+H2O2、OTTO-II、OTTO+HAP、Li+SF6以及金屬/水反應(yīng)燃料中，金屬/水反應(yīng)燃料具有極大的能量密度，成為最有應(yīng)用前景的水下推進(jìn)劑。能源的供應(yīng)與調(diào)節(jié)方面，能源供應(yīng)主要依靠定排量或變排量柱塞泵進(jìn)行[39]，而能源的調(diào)節(jié)方法主要有壓力調(diào)節(jié)法和流量調(diào)節(jié)法，其均對(duì)輸入燃燒室的燃料進(jìn)行調(diào)節(jié)。能源調(diào)節(jié)的目的有二：一是實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定控制；二是可采用多速制甚至無級(jí)變速來優(yōu)化水下彈道組織，實(shí)現(xiàn)航速、航程的優(yōu)化配置。發(fā)動(dòng)機(jī)是水下動(dòng)力系統(tǒng)的核心，其輸出功率的大小和熱效率的高低分別決定了魚雷的航速和航程。目前研究較多的機(jī)型有筒型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)(凸輪機(jī)、斜盤機(jī))、渦輪機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī))、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、噴水發(fā)動(dòng)機(jī)，其中渦輪機(jī)具有比功率大、比耗量小、輸出轉(zhuǎn)速高、運(yùn)行平穩(wěn)、機(jī)械振動(dòng)和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)水下航行器航速、安靜性要求日益增高的今日，水下渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)成為研究熱點(diǎn)。水下熱動(dòng)力循環(huán)方式有開式、半閉式和閉式3種。開式循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)直接向雷外排放廢氣，其性能受航深影響嚴(yán)重；半閉式循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)將廢氣冷凝后增壓排出，有效降低排氣背壓的同時(shí)提高了動(dòng)力系統(tǒng)性能，其代表作是瑞典的TP2000S魚雷；閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)不向雷外排放廢氣，其動(dòng)力性能不受航深影響，是比較理想的熱力循環(huán)方式，其代表作是美國(guó)的MK-50輕型魚雷。

綜合上述分析可知：魚雷航速航程的提高要求發(fā)動(dòng)機(jī)具備高功率，同時(shí)要求其在有限空間內(nèi)盡量減少動(dòng)力系統(tǒng)各組件的尺寸和質(zhì)量以便魚雷攜帶更多的燃料；為減小航跡和海水背壓影響，要求燃料燃燒生成物盡可能溶于水或不向雷外排放任何生成物，此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)采用閉式或半閉式循環(huán)；為增加儲(chǔ)能密度，應(yīng)使用高能固態(tài)推進(jìn)劑。

3.2 魚雷氫氧閉式循環(huán)熱動(dòng)力系統(tǒng)

理想魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)是采用高能固態(tài)推進(jìn)劑的閉式循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)，固態(tài)氫氧能源的水下應(yīng)用將很好滿足魚雷動(dòng)力系統(tǒng)各方面的要求。文獻(xiàn)[6]中給出了水下氫氧能源熱動(dòng)力系統(tǒng)工作原理圖，此處引用如圖5所示。

由圖5知，魚雷氫氧熱動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理為：氫氣、氧氣發(fā)生器實(shí)時(shí)制取氫氣和氧氣，氫氧在燃燒室內(nèi)燃燒生成高溫高壓的過熱蒸汽，用于推動(dòng)渦輪機(jī)做功，做功后的乏汽也就是溫度相對(duì)較高的過熱蒸汽經(jīng)回?zé)崞髟诶淠鲀?nèi)凝結(jié)成水，水由水泵再次泵入氫氣發(fā)生器內(nèi)參與反應(yīng)制取氫氣，整個(gè)過程不向雷外排放任何物質(zhì)，閉式循環(huán)得以實(shí)現(xiàn)。

圖5 使用氫氧能源的魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)中渦輪機(jī)的應(yīng)用將使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)械振動(dòng)和噪聲減??；采用噴嘴數(shù)開環(huán)調(diào)節(jié)與水泵流量閉環(huán)控制相結(jié)合的雙變量控制方法可實(shí)現(xiàn)水下渦輪機(jī)無級(jí)變速[40]，進(jìn)而為航速、航程的優(yōu)化配置奠定基礎(chǔ)。閉式循環(huán)的實(shí)現(xiàn)將使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不受魚雷航深影響，為其大深度工作提供條件，且無排放物質(zhì)和噪聲，增加魚雷攻擊隱蔽性。動(dòng)力系統(tǒng)中氫氣制取采用鋁/水反應(yīng)的方式進(jìn)行，其充分發(fā)揮了金屬/水反應(yīng)燃料能量密度高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該系統(tǒng)采用固體能源的方式存儲(chǔ)氫氧，實(shí)現(xiàn)了固體能源的水下利用，增加了氫氧能源的儲(chǔ)存密度和儲(chǔ)存安全性?？梢?，水下氫氧能源熱動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)劑、能源供應(yīng)調(diào)節(jié)方法、發(fā)動(dòng)機(jī)選型以及熱力循環(huán)方式的優(yōu)化配置，是現(xiàn)階段比較理想的魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)。

4 結(jié)論

分析了魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了固態(tài)氫氧能源水下應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)；通過常用氫氧制取方法分析，提出了水下氫氧安全儲(chǔ)存和快速可控制取的實(shí)現(xiàn)途徑，具體結(jié)論如下：

1) 固態(tài)氫氧能源在魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)劑、能源供應(yīng)調(diào)節(jié)方法、發(fā)動(dòng)機(jī)選型以及熱力循環(huán)方式的優(yōu)化配置，是現(xiàn)階段比較理想的魚雷熱動(dòng)力系統(tǒng)能源。

2) 水下可控快速制氫可采用熔融態(tài)富鋁合金/水反應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)。

3) 將固體氧源水下安全儲(chǔ)存和催化分解制氧分兩室進(jìn)行，可同時(shí)解決水下高密度安全儲(chǔ)氧和可控制氧的難題。