海军课堂：为什么潜艇在水下航速更快?
初看这个题目,许多人也许感到很奇怪.因为一般情况下,物体在地上行进速度要比水下快,因为空气的阻力要大大小于水的阻力.然而,潜艇却相反,在水下航行的速度要快于在水面的航行速度.这是为什么呢?
潜艇在水面航行时影响航速的阻力一般有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体阻力和空气阻力.这5种阻力随着航速的增加而变大.潜艇在水下时空气阻力就不存在了.由波浪造成的兴波阻力也会随着潜艇的下潜深度的增加而减小,水面惊涛骇浪时,水下可能风平浪静.这样,影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力.
如果潜艇都是以同样的低速航行,其在水面所受到的阻力要小于水下受到的阻力,航行速度以水面为快.这是因为潜艇低速在水面航行时,其兴波阻力和空气阻力都相当小,所面对的只是摩擦阻力、突出体阻力和旋涡阻力；而潜艇在水下低速航行时的主要航行阻力虽然也是这3个阻力,但因潜艇在水下状态时浸水表面积大大增加,会使摩擦力较水面增大许多,同时由于潜艇在水下时一些突出体(如指挥台)入水后会加大突出体阻力,所以潜艇水下低速航行时的阻力要大于水面低速航行时的阻力,也就是说,低速水下航行比低速水面航行要消耗更大的功率,其航行速度自然低于在水面航行.
然而在高速航行时,就会出现与上面所讲的完全不同的状态.随着航速的增加,潜艇在水面上的空气阻力和兴波阻力将大大增加,使其总阻力值大于在水下高速航行的潜艇的总阻力值.据计算,当潜艇的速度达到一定值时,水面阻力甚至是水下阻力的两倍,其结果也就可想而知了.对于核潜艇来说,不管是水面航行还是水下航行都采用的同一动力装置,在同样的额定功率下,在水面和水下就会产生出不同的最大航速值.此外,因核潜艇的主要活动是在水下,在动力装置的设计上主要考虑的也是尽量减少水下的阻力,以适应在水下航行的特点,所以核潜艇的水下航速高于水面航速.
中国国防报2002/6/25
