根据伯努利定律，流体中流速越快的地方压强越小。当特定形状的物体在液体（比如水）中移动时，随着其速度越来越快，其附近的压强会变得如此之小，以至于小到接近真空，此时液体会被气化，产生一个气泡腔。当这个气泡的尺寸足够大，能够完全（或者大部分的）包裹这个物体时，我们称之为“超空泡”。

超空泡和水的接触面是“气液接触”，几乎没有粘滞阻力。因此被超空泡包裹的物体，在水下遇到的阻力可以更低。将超空泡技术应用在炮弹、鱼雷上，可以有效地提高水下的射程和航速。典型的例子是前苏联的“VA-111 暴风鱼雷”，这款在1977年服役的鱼雷，水下航速非常夸张，最高可以超过370 km/h。作为对比，美国现役航母的航速普遍认为是30节（56 km/h）以上，和这款鱼雷相比简直就是静止不动。

也有将超空泡技术应用在步枪上的产品。比如“DSG Technology”推出的几款超空泡弹药，可以在水或凝胶中，达到远超常规弹药的射程：

DSG World record Cavx.mp4 点击下载 ‎

来自： XXXXXXXXXXXXXXXX/oo76ZmBKclY 

CAVX 300BLK SCC Air to water tank.mp4 点击下载 ‎

来自： XXXXXXXXXXXXXXXX/uaupZYqyjhc 

这么炫酷的技术，当然要搞一下试试了。所以我大概在两年前做过一次仿真，一年半前投了加工，做了一批适用于低速的“超空泡弹药”出来。可惜一直没测试，也就没有发帖子。昨天突然想起来了这个东西，感觉再这么烂尾下去，这东西就要变得跟“从来没有在这个世界出现过”一样了。所以决定至少要把仿真和加工的东西发出来。

加工出来的实物照片长这样：

这个弹丸外轮廓尺寸 6x40mm，理论上重量是5.9g。由两部分组成，一个是Q235钢制的弹体，另一个是304不锈钢管做的尾翼。弹体部分的尺寸如下：

弹体前方（图中左侧）是“超空泡发生器”，就是一个2.4mm直径的平头圆柱体。弹体尾部5mm的直径略小，用来与尾翼相连。尾翼是一段外径6mm，壁厚0.3mm，长15mm的304不锈钢管，通过胶水与弹体粘接。

仿真是用solidworks 自带的flow simulation 做的。仿真条件是60m/s速度，20摄氏度，1个大气压下的水中，仿真结果如下：

密度

速度

压力

总的阻力

摩擦力

从密度图中可以看到，弹丸附近出现了一个密度很低的气泡，其尺寸略大于弹丸，可以将弹丸完全包裹起来。从摩擦力图中可以看到，这个气泡几乎消除了粘滞阻力。不过为了产生这个气泡，需要在超空泡发生器处克服较大的压强，因此总的阻力依然有10N。

关于射程：弹丸的质量是5.9g，60m/s下的动能有10.6J。这个动能大概等于60m/s下的阻力（10N）乘以1m的距离所做的功。考虑到随着弹丸减速，阻力也会减少，因此60m/s的初速下，这个弹丸的水下射程应该可以大于1m。

关于稳定：在空气中时，这个弹丸可以靠尾翼使“压心在重心之后”，进而保持稳定。进入水中并产生超空泡后，由于超空泡中既没有密度，又没有压强，也没有速度，所以此时的“压心”几乎就在弹丸最前端的表面上。按空气中的标准看，这样是不可能稳定的。不过这里的稳定方式与空气中不太一样，靠的是弹丸尾部靠在超空泡的壁上实现的。可以参考这张图：

图片引用自这篇论文的Fig. 12：

Water Entry of Projectiles.pdf 2.44MB PDF 47次下载 预览

与相同外轮廓的平头弹相比，这个弹丸的阻力明显更小。6x40mm的简单圆柱形弹丸在60m/s下的仿真得到的总阻力是46.6N，同样几乎没有粘滞阻力，密度图如下：

从密度图上看，简单圆柱形弹丸也会产生一个超空泡。然而这个超空泡的尺寸显著大于弹丸尺寸，意味着需要更多的能量来维持这个空泡，因此阻力更大。从另一个角度看，在超空泡存在时，弹丸受到的阻力基本等于“水的动压乘以弹丸前端面积”，两种弹丸的速度一样，动压也一样，而圆柱形弹丸的前端面积大得多，因此阻力也会更大。

可惜的是，这个超空泡弹丸，与相似尺寸的尖头弹相比，阻力反而略大一些。6x40mm的尖头弹（尖头是一个半径70mm的圆角）在60m/s下的仿真总阻力是9.3N，其中粘滞阻力5.8N。仿真的结果图如下：

可以看到，这个弹丸只在弹体尾部有明显的空泡。弹体与高速的水流充分接触，因此粘滞阻力显著更大。但是由于其头部是尖的，承受的动压明显更小，因此总的阻力反而略小一些。可能在更高的速度下，超空泡弹丸才会有明显更好的表现。