水翼艇

水翼艇（hydrofoil craft）是一种依靠水翼的上、下压强差来抬高船体，从而达到快速航行的船舶。

水翼艇最早是在19世纪中期由拉米斯开展研究，19世纪90年代，德朗贝尔在塞纳河上用模型水翼艇进行了试验。1911年，福拉尼尼用最新的模型水翼艇在马乔列湖为来访的美国贵宾贝尔进行表演，并创造了每小时114.3千米的航行纪录。20世纪50年代开始大量建造水翼艇，美国和苏联设计出了自己的大型军用和客运水翼艇。1957年苏联建成了第一艘66个客位的25吨的“火箭”号水翼艇。中国于1958年开始对水翼艇的建造进行研究，交通部船舶设计院设计了小型水翼艇。1960年，美国波音公司建造"海脚"号水翼艇。该艇于1963年10月交付海军使用。1974年，波音公司建造了6艘131英尺长的 PHM型全浸式水翼艇军舰。舰上装有反舰导弹、75毫米口径快速炮。该船航速超过45节。1988年由中国船舶科学研究中心设计，无锡水翼艇公司建造了一艘铝质水翼艇(载客22~27人，航速56公里/小时)，航行于广州至肇庆的航线上。2005年，中国船舶科学研究中心设计建造了中国第一艘混合水翼双体船，其在波浪中航行的阻力和横摇响应大大减小。

水翼艇按结构分类可分为水翼部分穿出水面的水翼艇、水翼完全潜入水中的水翼艇、水翼紧贴水表面的水翼艇。水翼艇常用于军事、民事、体育等领域。

主要原理

水翼艇的特点是行驶在空气和海水的界面上，以尽量克服水的阻力。在流体中，流速越大的位置，压强越小。当水翼艇在水中高速航行时，水翼上表面凸起，水翼与船体间的水流速度大，压强小。水翼艇的下表面水流速度小，压强大。因此在水翼的上、下表面存在向上的压力（压强）差，上方压强小于下方压强，产生一个合压强，使其产生一个向上的合力。所以船体被抬高了。

发展历史

初始期

19世纪中期一个叫拉米斯的法国牧师最先想到水翼艇并进行研究。俄国血统的法国人德朗贝尔，开始用当时刚发明的汽油发动机为他的“水上飞机”提供动力。19世纪90年代，德朗贝尔在塞纳河上用模型水翼艇进行了试验，但是它不能从水里抬起头来，飞艇设计师意大利人福拉尼尼于1905年建造了一艘小水翼艇，并在专利说明书上阐明了水翼艇的科学技术原理。1911年，福拉尼尼用最新的模型水翼艇在马乔列湖为来访的美国贵宾贝尔做了表演。贝尔根据福拉尼尼的专利，开始建造他自己设计的水翼艇，这艘水翼艇于1918年创造了每小时114.3千米的航行纪录。这些水翼艇靠潜在水中的水翼支持而行。船底的薄片水翼在船停泊时完全没入水中，船开始运动时，水流经过弯曲的水翼，产生上举力，船走得越快，产生的升力越大，当水翼在水中升起时，把船体完全推离水面。由于阻碍消除，船的速度大大提高，行驶更为平稳。在第二次世界大战期间，一些德国发明家改进了水翼艇。战后，英国风琴师胡克又做了进一步的改进。

发展期

意大利20世纪50年代开始大量建造水翼艇，美国和苏联设计出了自己的大型军用和客运水翼艇。苏联的航运线上有数百艘这种船，最大的可载旅客300人，速度达40节。美国海军已成功地在风浪水域试验了几艘水翼艇。其中一艘“平景”号1968年由洛克希德公司建成，在平静的水中速度超过40节，是当时世界上最大的水翼艇。早期的水翼艇采用U型的水翼。这种水翼被称为“半浸式或“割划式”水翼。因为在水翼飞航时，U型水翼会有一部分浸在水中，而部分则会割破水面露在空中。半浸式水翼的结构较为简单，推进一般用船尾浸在水中的螺旋桨及方向舵。较新的水翼艇则是采用倒T型的水翼，这种水翼被称为“全浸式”，因为它经常保持在水下。全浸式的水翼受海浪的影响比半浸式小，因此全浸式水翼艇在大浪的海上航行时更为稳定，亦更为舒适。但是因为全浸式水翼设计不具备自我稳定的特性，故必须要由自动控制系统就海面情况、船身姿态、速度、加速度等参数不断改变水翼的攻角，以维持水翼飞航的状态。如果水翼艇突然失速(例如发动机严重故障，或者因碰撞而突然减速)，飞航中的船身可能会突然掉回水中，造成意外。部分全浸式水翼艇的推进采用燃气涡轮引擎，配以喷水系统，避免了螺旋桨及方向舵带来的阻力。水翼艇需要的技术跟航空十分相似，因此美国的波音公司在20世纪60年代便开始研究水翼艇。

1957年苏联建成了第一艘66个客位的25吨的“火箭”号水翼艇。该艇是作为莫斯科河上试验性的高速客船。由于它航行比较成功，该型船转人批量生产，相继出现了较大型的“风暴”、“卫星"和“白俄罗斯”号内河水翼客船，使水翼艇由试验船转入运输船的行列。60年代苏联将上述内河水翼客船稍加改进建成了“彗星-M”、“涅瓦”和“台风”号等海洋水翼艇。这些船能抗三四级风浪，个别的能抗五级风浪。苏联为了显示它的水翼艇能作为海上客艇。中国于1958年开始对水翼艇的建造进行研究，交通部船舶设计院设计的小型水翼艇(可乘坐6人)，1958年秋季试航于密云水库，得到了初步的成功。上海船舶科学研究所和上海交通大学亦于1958年秋季设计成功了水翼艇，1959年试验成功，并由芜湖造船厂建造成铝质水翼客船(可乘坐40人，速度60公里/小时，最大功率1200马力)。

1960年，美国波音公司在"海脚"号和其他一些试验艇所提供可靠的试验数据资料基础上，开始建造“PCH-1"型的“髙点”(HighPoint)水翼艇。该艇于1963年10月交付海军使用。与此同时，美国洛克希德(1ockheed)公司于1962年开始建造“AGEH-1"型的“普兰伟尤”(Plainview)号340吨的反潜试验艇。该艇于1969年交付海军，是70年代之前最大的水翼艇。在建造大型试验性水翼艇的同时，美国从事航速达80节的水翼艇的研究工作。先后完成了许多理论和试验工作。但在水翼艇的水动力问题上，碰到了比预料要复杂得多的难题。因而缩小了研究范围。

1965年，美国曾一度放弃了80节水翼艇的研究，而从事航速为50节的“吐克加里’(Tucumcari)和“弗拉哥塔夫"(Flagctaff)水翼炮艇的建造工作。“吐克加里”炮艇的各项试验是成功的，并于1968年服役。为了显示水翼艇能作为军用高速舰艇，“吐克加里"炮艇于1971年完成了欧洲之行后，美国把它作为今后更大的水翼舰艇的设计母型。1971年5月至9月“彗星-M"号水翼艇周游了欧洲，航程11500海里，到过15个国家34个码头，中途遇到5级风浪仍能安全航行。由于长途航行的成绩，该型船又获得了很多订货。水翼艇作为新型高速客船，已有了稳固的地位，同时迅速得到了发展。美国于1947年开始水翼艇的研究工作，1950年，制造了一艘5吨重，航速为30节的"海脚"(Sealegs)号水翼试验艇。

普及期

1972年11月美国、意大利、西德签订了共同设计和研制导弹巡逻水翼艇“PHM-1"型(PatrolHydrofoilMissile)的合同。该型艇的首艘是命名为“飞马"(Pegasus)级的导弹巡逻艇。该艇排水量230吨，航速50节，艇上配备一门76毫米“OTOMelara"型炮，8管的舰对舰“鱼叉"型导弹发射架。该艇于1974年下水，1975年2月首次航行。“PHM-1"型导弹巡逻艇很快投人批量生产，为美国海军建造30艘。西德也建造10艘。在发展军用水翼艇的同时，美国也进行民用水翼客艇的研制。美国波音公司建造的212客位的“喷水水翼”号水翼客艇，采用全浸式水翼和喷水推进装置。其性能数据为:船长27.4米，船宽9.5米，吃水1.7米，到水翼最下点为5.2米，满载排水量113.7吨，航速43节。该艇营运情况良好。

1974年，波音公司建造了6艘131英尺长的 PHM型全浸式水翼艇军舰。舰上装有反舰导弹、75毫米口径快速炮。该船航速超过45节，发动机为2台800匹(又称马力)柴油引擎(飞航前用)及2台17000匹GE海事用燃气引擎(飞航时用)，用喷水器推进。同时，波音公司亦发展了民用的水翼艇渡轮，称为JetFoil929型。929型亦为全浸式水翼艇，水翼可以收起，以进入浅水域。船身长90英尺，以铝合金制造，净重约100吨，载客量可达250人，航速达45节。该船推进的动力，来自2台劳斯莱斯Allison 501k燃气引擎，用喷水器推进。波音公司总共生产了 26艘 929型水翼水翼艇，买家有日本、英国、印度尼西亚等国的渡轮公司。

1988年由中国船舶科学研究中心设计，无锡水翼艇公司建造了一艘铝质水翼艇(载客22~27人，航速56公里/小时)，航行于广州至肇庆的航线上。90年代，在中国黑龙江流域、长江流域和广州沿海等的多条航线上相继引进了俄罗斯制造的各型水翼艇几十艘。2005年，中国船加科学究中心设计建造了中国第一艘混合水翼双体船，其在波浪中航行的阻力和横摇响应大大减小。2014年，赵熊飞等1对高速复合型水翼船运动特性进行研究，取得了较大的进展。中国的许多学者对水翼的构型如何影响水翼艇航行、水翼水动力参数的求解以及水翼艇的自动控制装置等方面进行了相关研究。

主要特点

与传统船舶相比较，水翼艇具有快速性、耐波性强、适航性好、辐射低、操纵性好和经济性的特点。

快速性

水翼艇作为新型高速船的一种，具有较好的快速性，翼航时航速可达到 40kn 以上。并且，对于全浸式水翼艇而言，由于水翼艇靠高速运动时水翼上下表面压力差产生向上的升力而使船舶主体抬出水面，因此其湿表面积减小，进而减小摩擦阻力和兴波阻力，具有更优的快速性。

耐波性

全浸式水翼艇在波浪中高速航行时，艇体被抬出水面，只有水翼和水翼支柱在水面以下，水介质与空气介质的分离界面一般只有水翼支柱，其横截面积较小，受到波浪的干扰小，从而大大减小了船舶所受到的波浪力和波浪力矩，因此具有良好的耐波性。对于普通型水翼船而言，其部分船体位于水面以下，所以耐波性较全浸式水翼艇较差。水翼艇在较为恶劣的海情下航行，船身的颠簸较少。而且高速航行时所产生的兴波较为少，对岸边的影响较低。

适航性

水翼艇良好的耐波性很大程度上决定了其具有较好的适航性。另外，增加襟翼可以增加适航性。在波浪较大时，水翼易产生出水的情况，可以通过襟翼控制来克服。

辐射性

水翼艇航行时只有水翼和支柱在水面以下，其运动加速度小，水翼引起的波浪兴波较小，对周围的辐射减小，航迹不明显，且消失较快。此外对周围的船舶影响小，可以快速地通过航道，从而具有较高的安全性。

操纵性

水翼艇在翼航时，通过计算机控制系统对其水翼和舵进行联合控制，具有较好的航向控制和回转特性。通过纵向减摇装置，其纵摇可以得到有效控制，减少晕船率，具有较好的可操纵性。

经济性

水翼艇艇体多采用高强度铝合金焊制，艇体结构强度较大。水翼片体形状简单，易于设计和建造，能耗较小。水翼艇的推进装置多采用柴油机和燃气轮机，优点是便于维护、节约成本。另外，其较小的阻力决定了较高的航行和运营速度，使其同航程下所需航时少，燃油消耗减小，经济效益明显提升。水翼艇的重量与长度成立方的关系，因此制造更大型的水翼艇存在一定的难度。要进一步提高速度，水翼在高速下会产生气泡的问题也需要解决。此外全浸式水翼的结构及控制较为复杂，也令成本上涨。水翼船使用燃气引擎花费燃料较多也是商业运作上的考虑之一。

类型

根据水翼艇的结构和形式，从不同角度对水翼艇进行分类，可以按照水翼数量、水翼与水面的相对位置、载荷类型和水翼是否可调节、艇体是否拖出水面等进行分类。

水翼数量分类

单水翼是指在艇体艏部安装水翼，艉部为滑行面，在航行时艏部被抬起，艉部在水中滑行;双水翼系统是在艇体的艏部和艉部分别安装水翼，水翼艇翼航时艇体被拖出水面，只有水翼在水面以下。

水翼与水面位置分类

按水翼与水面的相对位置可以分为割划式、浅浸式和全深浸式水翼艇。割划式水翼一般为V型，因此水翼浸水面积是可变的，从而改变升力，具有较好的稳定性。浅浸式水翼浸深小于水翼弦长，其升力随水深变化，利用两侧水翼的升力差产生恢复力矩扶正艇体。深浸式水翼艇的水翼浸深大于弦长，升力基本不随深度变化,通过控制水翼和襟翼的翼角调节升力，具有很好的耐波性。

按载荷分类

按载荷可以分为飞机式、鸭式和串列式水翼艇。飞机式水翼艇以前翼为主，承担 70%的艇重，后翼起到舵的作用。鸭式结构后翼承担 70%的艇重，前翼起到舵的作用，且具有较好的操纵性。串列式艏、艉水翼各承担 50%的艇重，受力均匀。

按水翼的角度分类

按水翼的角度是否可调节分为自控式和固定式水翼艇。自控式水翼在水翼艇航行时根据海浪的扰动可以调节襟翼角度，产生恢复力和力矩，减轻波浪环境的干扰，维持平稳航行。固定式水翼艇的翼角不能调节转动，水翼艇不能得到有效控制，多用于内河艇。

按水翼艇否全部拾出水面分类

按水翼艇是否全部拾出水面可分为全浸式水翼艇和一般水翼艇。全浸式水翼艇艇体全部拖出水面，而一般的水翼艇是在船体下安装有水翼艇，船体未被全部拖出水面，还有部分船体沉浸在水中，所以全浸式水翼艇相比一般的水翼疑具有更好的性能。

结构分类

水翼部分穿出水面的水翼艇

这种水翼艇具有普通船舶所具有的稳性，然而水翼由于对水面产生干扰作用而致使水翼的阻力较大。当船舶侧倾时,浮力的作用点也产生侧向移动,从而产生侧倾的恢复力矩。

水翼完全潜入水中的水翼艇

这种水翼艇不具有普通船舶所具有的稳性，其稳性由水翼上附加的稳性舵来实现。这种系统的主要优点是水翼的阻力小。当水翼完全潜入水中时，不仅需要采取措施保证船舶纵倾与侧倾的稳定性,而且还需要控制水翼在水中的潜入深度。水翼在水中的潜入深度不可太深亦不可太浅,为了控制水翼的潜入深度,必须采用专门的测量器具以测量船体与水平面之间的距离。常用的测量方式有以下几种:

(1)用机械式触头测量。

(2)用回声测量仪器测量。

(3)用电阻式水位高度测量仪器测量。(4)用目测方式测量,此种方法只能用于白天,电子测量控制的方式多用于军事用途的船舶。为了增加水翼艇的自然稳性以及使水翼的阻力不致于过大，常采用折中的办法即在首部采用穿出水面的水翼,而在尾部采用完全潜入水中的水翼。

水翼紧贴水表面的水翼艇

这种水翼艇也具有自然的稳性,因为其后端潜入水中较前端为深,故其后端产生的浮力较大。这种水翼艇源自前苏联,主要应用在水面波浪较小的水域中。

应用范围

军事领域

水翼艇中的全浸式水翼艇，以更实用的性能得到各国军方青睐。首先，它只有水翼或部分支架与水面接触，掀起的波浪不大，不易被发现。其次，由于艇体基本不接触水面，颠簸很弱，能更好地适应较恶劣海况，适航性能突出。第三，依靠螺旋桨或喷水推进装置推进，艇体不会发出巨大的噪声，即便有噪声，在水中辐射传播也大为降低。最后，水翼艇操纵较简单，航行稳定性好，机动灵活。当然，水翼艇也不可避免地存在一些问题，从而限制其使用。比如，艇底的水翼和支架，使其不适合在浅水和细窄航道中使用，并对停靠码头有一定要求，不能执行登陆和抢滩任务。另外，高速航行中水翼艇底部还会产生空泡现象，限制其速度进一步提高。水翼艇主要用于水面巡逻、跨海突击、封锁作战、海上缉私、岛屿运输与兵力投送等作战任务。未来，在水翼艇的开发上，各国应大力开发性能更好的收放式水翼和更先进的自动控制系统，从而增大水翼艇的使用范围，并不断强化和拓展其军事应用。如“MarkII”号水翼艇是70吨的水翼巡逻炮艇PGH-1是1968年下水的。在美国海军和海岸警卫队中使用。

民事领域

在沿海或内河的一些短途客运航线上，出现了水翼艇（hydrofoil craft），水翼艇航行时依靠水下机翼板的升力将船体托离水面，大大降低了水阻力，从而使航速达到40 kn以上。双体船具有并立的两个船体，其上部通过上层建筑连接在一起，从而获得较大的甲板面积，便于布置旅客舱室。每一个船体各有一只螺旋桨和舵，操纵性、快速性和横稳性均良好。

体育领域

水翼艇因其速度快、操控性好，成为水上竞技运动的重要项目之一。湖北省首届无动力水翼邀请赛在武汉东湖帆船基地举行。无动力水翼运动是近年来风靡世界的一项新兴而时尚的水上运动，因其驾驭难度大、运动刺激性强、极具挑战性，深受年轻人的喜爱，被称为水上运动的“天花板”。

参考资料

【微船舶】一贴认清所有种船舶（扫盲贴建议收藏）.微信公众号.2025-04-06

船用铝合金知识、资料大全.微信公众号.2025-04-06

【知识科普】看完你就能认清各种船舶啦！.微信公众号.2025-04-06

湖北首届无动力水翼邀请赛启动.体育总局.2025-04-06

会“轻功”的水翼艇.科学网.2025-03-29

受各国军方青睐的水面“新秀”.中国军网.2025-04-06