水翼艇

时间:2017-06-22 06:46:01

分类:海军知识

hydrofoil craft

shuiyiting

水翼艇

利用装于艇体下的水翼在高速航行时产生的水动升力,将艇体全部或部分抬离水面的艇只。属高性能艇的一种。具有较好的快速性和优良的耐波性,已广泛用于民用和高速小型战斗舰艇中。水翼产生升力的原理与机翼相同。它们的差别除了介质密度不同外,水翼存在自由表面影响和可能产生空泡。水翼升力L大小,与水的质量密度ρ、水翼有效面积S、流速v平方成比例。可用公式表达:L=CLρV2S/2。式中CL称水翼升力系数。深浸式水翼的CL取决于水翼的翼型(平凸弓形、凹凸弓形、机翼形等)、平面形状(矩形、后掠形、菱形、两端加宽形等)、展弦比和攻角等主要参数。浅浸式水翼的CL还和相对浸深(水翼的浸深与水翼弦长之比)有关,当水翼浸深增加时,升力系数变大,反之即减小,这种现象称为“浅浸效应”。

通常水翼艇装有前后两组水翼。只装前水翼,航行时尾部靠滑行面提供升力的艇,称翼滑艇或单水翼艇。

水翼艇按水翼与自由水面的相对位置,分为全浸式水翼艇、割划式水翼艇和混合式水翼艇。全浸式水翼艇,在翼航时,其产生升力的翼板全部处于自由水面下。按相对浸深,又分深浸式和浅浸式。深浸式水翼艇,在翼航时,主水翼的浸深大于水翼弦长,其升力基本上不随浸深而变化。有专门的控制装置保证艇的飞高与纵、横稳性,其艇体几乎不受波浪影响,有良好的耐波性。但控制装置复杂、造价贵。浅浸式水翼艇在翼航时,水翼靠近水面,浸深小于水翼弦长,一般为弦长的20%~30%,其升力随浸深的改变而急剧变化,利用浅浸效应以保持艇的飞高与纵、横稳性。浅浸式水翼艇在静水中有较高的升阻比,结构简单、造价低,但耐波性较差,在波浪中水翼易出水,引起冲击和失速,一般用于内河艇。割划式水翼艇,在翼航时,水翼割划水面,一部分在水面上,一部分在水面下,利用水翼浸水面积增减引起的升力变化,来保持艇的飞高与纵、横稳性。这种水翼艇自稳性较好,运行可靠,水动力性能较全浸式差,且对波浪干扰较敏感,耐波性比浅浸式水翼艇要好;比可控深浸式水翼艇为差。若加装简单的自控系统,就能明显提高艇在波浪中的航海性能。混合式水翼艇是全浸式与割划式相结合的一种水翼艇。通常水翼的展长中间部分采用全浸式,两侧采用割划式,可以集中两者的优点。深浸式水翼很少作为混合式。

按前后两组水翼升力相对大小,分为鸭式水翼艇、飞机式水翼艇和串列式水翼艇。鸭式水翼艇,指后翼升力大于65%艇重。主要水翼面积在尾部,此处水流相对较稳定,受波浪干扰影响较小,艇的耐波性较好,但前翼面积较小,起飞性能稍差。若艇的重心位置偏后,采用鸭式配置较好。多用于海洋水翼艇。飞机式水翼艇,指前翼升力大于65%艇重。前翼面积大,起飞性能较好,但受波浪干扰影响较大,多用于内河与沿岸的民用艇。串列式水翼艇,指前后翼升力相当。此种形式采用较少。

按水翼升力可否调节,分为自控式水翼艇与固定式水翼艇。其中自控式水翼艇,是通过艇上安装的自动控制系统,对水翼进行控制,使其产生与波浪干扰力相反的力,以抵消或减轻波浪的干扰,保证艇在风浪中平稳航行。常用的控制装置有电子自动控制装置和通气控制装置。电子自动控制装置反应灵敏、控制效果好,但装置复杂、价格贵,多用于军用海洋水翼艇。通气控制装置简单可靠、经济方便,但控制效果和灵敏度较差,多用于沿岸民用水翼艇。

按水翼展向是否连续,分为整体式水翼艇和分离式水翼艇。整体式水翼艇的水翼,有较大的展弦比,水翼有较高的效率。分离式水翼艇的水翼,易于收放,以利于低速航行、停靠码头(或船)、维护保养及在浅水区航行。常用的收放方式有:侧翼收缩、垂直提升收缩、纵向回转上翻和横向回转上翻等。

按水翼有无空泡,分为非空泡水翼艇与全空泡水翼艇。非空泡水翼艇,又称亚空泡水翼艇,在翼航时水翼不产生空泡现象,航速60节以下的水翼艇多采用非空泡水翼。全空泡水翼艇,又称超空泡水翼艇,其水翼一般采用楔形剖面。全空泡水翼尚未在实艇上应用。

第一艘水翼艇是意大利安瑞柯一弗拉尼尼研制的,于1905年在瑞士的马奇奥湖进行了试验。艇的排水量只有1.65吨,航速37节。第二次世界大战时,德国制造了一些民用和军用水翼艇,如VS-10型水翼鱼雷艇,排水量47.5吨,最大航速55节。战后,许多国家研制水翼艇,20世纪50年代以后得到广泛应用。苏联曾研制了大量民用水翼艇,在此基础上发展了军用翼滑艇。美国致力于研究自控式水翼艇,在一系列试验艇的基础上于1977年建成“飞马”座级水翼导弹艇(见图),满载排水量240吨,自控双水翼,喷水推进,翼航最大航速48节。中国人民解放军海军在60年代装备有翼滑鱼雷艇。至80年代,水翼艇已被各国广泛用作导弹艇、猎潜艇、高速护卫艇等,排水量多在300吨以下,航速60节以下。许多国家正进一步研究建造自控式水翼艇,建造500吨以上的水翼舰也在探索中。

美国“飞马座”级水翼导弹艇

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