初看這個題目,許多人也許感到很奇怪。因為一般情況下,物體在地上行進速度要比水下快,因為空氣的阻力要大大小于水的阻力。然而,潛艇卻相反,在水下航行的速度要快於在水面的航行速度。這是為什麼呢?
潛艇在水面航行時影響航速的阻力一般有摩擦阻力、旋渦阻力、興波阻力、突出體阻力和空氣阻力。這5種阻力隨著航速的增加而變大。潛艇在水下時空氣阻力就不存在了。由波浪造成的興波阻力也會隨著潛艇的下潛深度的增加而減小,水面驚濤駭浪時,水下可能風平浪靜。這樣,影響潛艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋渦阻力和突出體阻力。
如果潛艇都是以同樣的低速航行,其在水面所受到的阻力要小于水下受到的阻力,航行速度以水面為快。這是因為潛艇低速在水面航行時,其興波阻力和空氣阻力都相當小,所面對的只是摩擦阻力、突出體阻力和旋渦阻力;而潛艇在水下低速航行時的主要航行阻力雖然也是這3個阻力,但因潛艇在水下狀態時浸水錶面積大大增加,會使摩擦力較水面增大許多,同時由於潛艇在水下時一些突出體(如指揮臺)入水後會加大突出體阻力,所以潛艇水下低速航行時的阻力要大於水面低速航行時的阻力,也就是説,低速水下航行比低速水面航行要消耗更大的功率,其航行速度自然低於在水面航行。
然而在高速航行時,就會出現與上面所講的完全不同的狀態。隨著航速的增加,潛艇在水面上的空氣阻力和興波阻力將大大增加,使其總阻力值大於在水下高速航行的潛艇的總阻力值。據計算,當潛艇的速度達到一定值時,水面阻力甚至是水下阻力的兩倍,其結果也就可想而知了。對於核潛艇來説,不管是水面航行還是水下航行都採用的同一動力裝置,在同樣的額定功率下,在水面和水下就會産生出不同的最大航速值。此外,因核潛艇的主要活動是在水下,在動力裝置的設計上主要考慮的也是儘量減少水下的阻力,以適應在水下航行的特點,所以核潛艇的水下航速高於水面航速。
中國國防報2002/6/25