为什么自二战以来，造船技术和航海技术得到了突飞猛进的发展，而军舰的航速却没有特别显著的提高？ 第1页

二战时大型的航母和战列舰一般在30节左右，不是20多节，高速驱逐舰一般在35节以上！现代的驱护舰也就30节出头，多数还达不到...

二战舰艇主要任务：反舰、反潜。而当时的技术水平只能以舰炮、直航鱼雷、深水炸弹为主要攻击防御武器，这些都要求作为武器平台的舰艇需要高速机动占领发射阵位取得有利态势；

现代水面舰艇的主要任务：防空、反潜、反舰、对陆火力投送，因为电子通讯、雷达探测、导弹技术的巨大进步使依靠的武器主要是制导鱼雷和各类导弹，对航速的要求不再放在最重要的位置。在舰船动力技术没有出现革命性进步之前，单纯提高航速的代价较大，必然会影响舰船的其他主要性能指标。

水面舰船为进一步提高航速需要付的代价：[1]

先来看看水面舰艇阻力构成：

水阻力Rt=摩擦阻力Rf+粘压阻力Rpv+附体阻力Rap+兴波阻力Rw
摩擦阻力Rf与航速V的1.83次方成正比，
粘压阻力Rpv与航速V的平方成正比，约在10~12%左右。
附体阻力Rap变化率较小,与湿面积有关，可以近似的认为是一个定值，(对潜艇来说)水下状态一般略大于水面状态，水面舰艇一般在8%左右。
兴波阻力Rw一般与航速的2~4次方成正比，当舰船航速接近/超过行波传播速度时，兴波阻力与速度的4~6次方成正比。

空气阻力一般小于总阻力的1%。

如民航飞机的最大飞行速度受到音障的限制一样，常规排水型船舶的最大航速受到行波消散速度的制约，也存在一个理论极限，可类比音障，称为 “波障”。

行波传播速度即波障速度经验公式：

行波传播速度（节）=2.43*水线长的平方根（米）

即波障速度仅与舰艇水线长1/2次方成正比相关。

驱护舰阻力构成，低速航行时，行波传播速度远大于航速，能量迅速消散，波高很低，船舶总阻力由以摩擦阻力为主导，随着航速提高，兴波阻力逐步增大，中等航速时与摩擦阻力平飞秋色。15~18节巡航速度时兴波阻力开始超过摩擦阻力，此时，阻力约与航速的 2 次方成正比，推进功率因此与航速的 3 次方成正比。

高速航行，船速接近行波传播速度，即波障时，船首波 (兴波阻力的主要制造者) 无法及时消散，能量不断叠加，波高迅速增大，兴波阻力主宰阻力构成，并成航速的 4-5 次方增长，推进功率于是以航速的 5-6 次方提升。[1]

一般现代驱护舰水线长在120-150米左右，这样波障速度约为26-30 节，以30节为例，航速若要再增加 10%，达到 33 节则需要 61-77% 的额外功率。什么概念呢，若是该舰船设计航速30节，用两台发动机，那么要达到33节的航速，则需要额外增加两台发动机！带来的舰艇动力舱空间设计，进排气系统，燃油等等一系列问题必然会影响到总吨位、续航里程、武器载弹量等性能指标。

054A 型导弹护卫舰满载排水量4350吨-4500吨，水线长120米，波障速度27节，最高航速约27节，推进功率为22.8 兆瓦，续航4000海里（18节） 。

FFG-4 “佩里” 级护卫舰满载排水量4100吨，水线长124米，波障速度27节，最大航速 29 节，推进功率却要31兆瓦，续航4500海里（20节）。

二战德国典型的Z级驱逐舰（1934年A型），满载排水量3,155吨，水线长114米，波障速度26节，最高航速36节，推进功率达到51.45兆瓦！续航力就比较悲剧了，19节时为1900海里。

延续二战高航速设计的051旅大级驱逐舰（参照苏联56型驱逐舰设计），满载排水量3670吨，水线长约130米，波障速度28节 ，最大航速36节，推进功率达52.9兆瓦！

可以看出，二战时驱护舰(包括旅大级)依靠超强的动力及专为高速优化的大长宽比的舰型设计，实现了40节左右的高航速，但高速时燃料消耗异常惊人，且稳定性远不如现代驱护舰。

上面的波障速度经验公式可以看出，波障速度仅与舰艇水线长1/2次方成正比相关，波障的存在使得长度较短的排水型舰只必须消耗巨大的推进功率才能达到航空母舰等大型战舰的航速水平。水线长 317 米的 CVN-68“尼米兹”级航母的波障速度约为 43 节，以 31.5 节设计航速移动时，仍处于中等航速区间，194兆瓦的推进功率绰绰有余 (实际上 130 兆瓦就够了)。相比之下，水线长 142 米的 DDG-51“伯克”级的波障速度大约是 29 节，31.5 节航速需要的推进功率比 29 节时高出 51-64%！故而尽管 “伯克” 的排水量仅为“尼米兹” 的 1/10，推进功率却高达 75+ 兆瓦，功率密度是后者的4倍。水线长161.2 米的 CG-47 ‘提康德罗加” 级导弹巡洋舰波障速度为 30.9 节，32.5 节全速航行时需要 29-35 % 的额外推进功率，排水量比“伯克" 级略高，但推进功率只有 63 兆瓦。[1]

尼米兹级 CVN-72

提康德罗加级 CG-47

伯克级 DDG-52

看到这里是不是就是说水线越长，即船的吨位越大越好呢？

当然不是，航速与长度的 1/2 次方成正比，吨位与长度的 3 次方成正比，也就是说航速与吨位的 1/6 次方成正比，靠加大吨位提高航速的方向显然是低效的。

实际上，除了最大航速，舰艇的另一个航速指标即经济航速同样重要。现代军舰的动力设计主要在长距离适航性和经济性方面下工夫，从二战期间的往复式蒸汽机、蒸汽轮机到柴油机再到现在的燃气轮机。

燃气轮机相比蒸汽轮机及柴油机的主要优势体现在：[2]

1、热效率从百分之十几到现在的百分之四五十

2、同时功率密度也大幅提高，同等情况下，同等功率的燃气轮机体积是柴油机的1/3到1/5，是蒸汽轮机的1/5到1/10（计算锅炉等）。

3、现代燃气轮机启动速度快，在1~2分钟就可以从静止达到满功率。而柴油机由于活塞的往复运动，受热应力和机械应力的限制，加速比燃气轮机慢；蒸汽动力系统锅炉从启动达到满功率输出，则需要长达一小时的时间。而启动速度，对于军舰的战时应急加速性能影响巨大。还有燃气轮机噪声低频分量很低。

4、由于燃气轮机本身处于高速稳定转动当中，产生的噪声更多是高频噪声，传播不远。而柴油机的往复运动产生了大量低频噪声，在水中传播就离远，容易被敌方声纳探测，对于现代反潜很不利，不过现在有了浮阀减震等各种降噪技术，柴油机噪声水平得到改善。

不过燃气轮机也存在一定的缺点，首先其燃料经济性与柴油机存在明显差距，在低速轻负荷下的经济性不好，油耗较高，所以有不少舰艇采用柴/燃联合动力。

既然突破波障速度代价大，那现代驱护舰要提高航速，该从那些方面着手呢？

大型的巡洋舰、驱逐舰可以在设计许可和其他性能尽可能平衡的情况下增大水线长度，即增加吨位、用大长宽比的细长型船型，及船型减阻优化。还有就是使用强劲但燃料消耗高的动力系统把舰艇硬推上波障速度，如使用大功率燃气轮机，核动力等。

小型护卫舰及其他舰艇除上述部分方法外，可以使用排水型外的全新的船型，如半滑行体、滑行体、多体船、表面效应船（气垫船）、水翼船、地效翼船等。

半滑行体的LCS-1自由级 ，航速47节。

三船体的LCS-2独立级 ，航速43节。

双体穿浪的022，航速可达50节。

野牛级气垫登陆艇，航速63节。

注：

数据主要来自维基百科

【1】波障 剪水鹱

波障 - puffinus的日志

【2】船用柴油机百年发展简史 王华堂

船用柴油机百年发展简史