水翼艇

水翼是在水中運動時能產生升力並用於支撐艇重的翼形結構。完整的水翼除產生升力的翼板外，還有與艇體緊密連接的支柱和阻氣片、端板等附件，同時水翼常與推進、控制、操縱和上翻等系統結合在一起，故水翼實際上是一個綜合裝置。

在流體中，流速越大的位置，壓強越小。當船在水中高速航行時，的水翼上表面凸起，他與船體間的水流速度大，壓強小。下表面的水流速度小，壓強大。因此在水翼的上、下表面存在向上的壓力（壓強）差，上方壓強小於下方壓強，產生一個合壓強，使其產生一個向上的合力。所以船體被抬高了。

水翼就是在水中工作或割划水面的機翼，是水翼艇的基本部件。它在水中運動像飛機機翼在空氣中運動一樣產生一定的升力。由於水的密度約為空氣密度的800倍，在同等升力之下，水翼的尺度比機翼要小得多。靠水翼升力支持艇重的水翼艇比滑行艇阻力小、興波小、受波浪干擾影響也小，因而具有良好的快速性和適航性。

一副水翼，一般由產生升力的翼板、翼板與艇體間連接的支柱及其他一些附件組成。水翼的升力特性，主要取決於翼板的幾何特徵和幾何要素，這些要素主要指的是：水翼的弦長、翼展長、展弦比、平面形狀、前視形狀、翼剖面形狀等。

1891年俄國血統的法國人德朗貝爾，首次發明水翼艇。

1905年飛艇設計師義大利人福拉尼尼 建造了一艘小水翼艇，並在專利說明書上闡明了水翼艇的科學技術原理。

1947年美國開媽水翼艇的建造，設計了排水量50噸，航速30節的“海腳”呈水翼艇。

1957年開始前蘇聯建成了多種型號的水翼艇，其抗風性和長途航行表現的良好狀態得到廣泛認可，

1960年開始，美國開始建造用于軍事領域的一系列水翼艇，包括“高點”水翼艇（63）、“普蘭偉尤”號340噸反潛試驗艇（69）。

1958年中國開始對水翼艇的建造進行研究，交通部船舶設計院設計的小型水翼艇取得初步成功。

1958年上海船舶科學研究院和上海交通大學設計了鋁製水翼客船。

1988年中國般舶科學研究中心設計的一艘鋁製水翼艇航行於廣州至肇慶的航線上。

20世紀90年代，中國黑龍江流域、長江流域、廣州沿海等的多條航線上相繼引進了俄羅斯製造的水翼艇。

最先想到水翼艇而且在這方面進行過研究的發明家，是19世紀中期的一個叫拉米斯的法國牧師，他是從風箏得到啟示的。另一個叫德朗貝爾的俄圍血統的法國人，知道當時剛發明的汽油發動機能為他的“水上飛機”(他這樣稱呼它)提供必要的動力，於是在19世紀90年代在塞納河上用模型水翼艇進行了試驗，但是它不能從水裡抬起頭來。

接著一個叫福拉尼尼的義大利人也產生了這樣的念頭。他建造了第一艘水翼艇。1905年在瑞士的馬奇奧湖進行了試驗。這是一艘排水量只有1.65噸75馬力的水翼艇，試航時跑37節多。繼福拉尼尼之後，美國人貝爾又建造了由自己設計的水翼艇，並於1918年創造了每小時71英里的航行紀錄。但因為當時對水翼艇的理論研究工作不夠，大馬力的動力設備和輕的艇體材料沒得到解決，所以水翼艇沒有發展到實用階段。

到了第二次世界大戰時，隨著科學技術的進步，德國製造了一些民用和軍用的水翼艇，而且達到了一定水平。如VS淆0水翼魚雷艇，排水量為47.5噸，最高航速可達55節多。

第二次世界大戰後，水翼艇的發展大致分為兩個階段：

20世紀50年代和60年代初。是水翼艇試製並投入批量生產階段。這期間，水翼艇主要是作為內河高速客船，噸位由9噸發展到100噸，航速35節左右。60年代以後，水翼艇的發展方向是面向海洋。面向軍用，水翼艇的噸位已達320噸。

20世紀80年代以來，雖然水翼艇的噸位沒有明顯增長，但其航速已達40～60節。有的國家還在研製80節的水翼艇。隨著電子技術、自動控制技術的發展，耐腐蝕的輕型艇體材料的出現。以及大馬力輕型動力設備——燃氣輪機的誕生，都為水翼艇的發展開闢了廣闊的前景。

水翼的特性與翼板的幾何特徵的關係很大。一般把翼板的幾何特徵作為水翼的主要幾何要素，這些要素主要指水翼的弦長、展長和展弦比、平面形狀、前視形狀、翼剖面形狀等。

水翼的平面形狀有矩形、后掠形、菱形和兩端加寬形等。翼剖面形狀有平凸弓形、凹凸弓形、機翼形等。水翼的前視形狀有V 形、梯形、平翼等。

按作用原理和結構形式可分為全浸式、割划式、淺浸式、深浸式、階梯式、分離式、后掠式水翼和無空泡、全空泡、過渡空泡、通氣、供氣、可收、可控水翼等，水翼多用高強度、重量輕的材料製造。

現今存在的水翼艇大多不超過1000噸，並以近海航行為主。跟其他的高速艦艇技術相比，水翼艇（主要是全浸型）的主要優點是能夠在較為惡劣的海情下航行，艇身的巔簸較少。而且高速航行時所產生的興波較為少，對岸邊的影響較低。缺點主要在製造大型的水翼艇、或進一步提高速度，目前還存有技術困難。水翼所能提供的浮力與長度成平方關係，但是艇的重量卻與長度成立方的關係（平方／立方定律），故此製造更大型的水翼艇存在一定的難度。要進一步提高速度，水翼在高速下會產生氣泡（空蝕，Cavitation）的問題亦需要解決。此外全浸式水翼的結構及控制較為複雜，亦令成本上漲。水翼船使用燃氣引擎花費燃料較多亦是商業運作上的考慮之一。

水翼艇的主要優點是：

①高速航行時阻力低。水翼艇在翼航狀態時，艇體被水翼托出水面，水下部件只有水翼、舵和軸系等。因此，水阻力大幅度降低，航速得以大幅度提高，現有的水翼艇最高速度可達70 kn。

②耐波性好。由於翼航狀態時艇體被托離水面，波浪對水翼艇的擾動降低，故水翼艇在風浪中的搖蕩運動減小，其耐波性得到較大的改善

③高速航行興起的波浪小。由於翼航狀態時僅有水翼、舵等部件處於水中，所以興起的波浪很小。因此，水翼艇十分適合於內河航運，它可以大大地降低興波對堤岸的破壞。

④物理場輻射性低。水翼艇在翼航狀態時，由於艇體被托離水面，艇體的物理場輻射將會減弱，特別是聲輻射將會大幅度降低。水翼艇的低物理場輻射特性有利於提高艦船的隱身性，降低遭水下攻擊的危險。

⑤操縱性好。水翼艇在翼航時，利用襟翼和舵的聯合作用，使艇體產生具有安全性的內傾迴轉，因而具有較好的迴轉性。

水翼艇的主要缺點是：艇體之下有水翼，不適用淺水航道；水翼寬往往大於船寬，靠泊碼頭不方便；為減輕主機重量常採用高速內燃機或燃氣輪機，使用壽命短，對燃油要求高，經濟性較差；由於水翼升力和結構強度的限制，難以大型化。

水翼艇按水翼數量的多少，分為單水翼艇只有前水翼，又稱翼滑艇)和雙水翼艇(前後水翼)，單水翼艇艏部一般通過淺浸水翼支撐艇體，尾部為滑行面，雙水翼艇則利用前、后兩個水翼支撐艇體航行，雙水翼艇可以實現翼航狀態；按翼航時水翼是否穿越水面，分為割划式、全浸式；按水翼攻角可否調節，可分為自控和非自控(固定)兩種。

水面割划式水翼在航行時有一部分露在水面之上，僅部分面積浸沒在水中，它依靠改變水翼浸水狀況來調節水翼升力，而不需要其他附屬設備。因此結構簡單，使用可靠。水面割划式水翼艇的優點是自穩性好，儲備水翼面積大，進入翼航狀態速度低等。它的缺點是對波浪擾動比較敏感，在波浪中不容易維持穩定的升力，不適宜在風浪較大的海域高速航行。

全浸式水翼艇的結構特點是水翼全部浸沉在水中，艇體由連接水翼的垂直支柱支撐。全浸式水翼艇按照水翼浸深的不同，可分為淺浸式和深浸式。水翼浸水深度小於水翼弦長的稱為淺浸式，深於弦長的為深浸式。淺浸式水翼艇利用水翼浸水深度的變化來控制艇體的穩定，因為水翼浸水深度不大，當艇體發生傾斜時，一側水翼可能被抬出水面，產生的升力減小；而浸水深度大的一側水翼則產生比另一側更大的升力，以這一方式所形成的回復力矩將傾斜的艇體扶正。割划式水翼的平衡原理與淺浸水翼大致相同，都是利用兩側水翼的升力差異產生的回復力矩來扶正艇體，淺浸式水翼艇和割划式水翼艇都具有自穩性，而深浸式水翼艇的水翼所產生的升力不會因為水翼浸水深度的改變而改變，這個特性使得深浸式水翼艇能在一定風浪條件下平穩高速航行時不具備自穩性的功能。深浸式水翼艇水翼升力的調節主要是通過自動控制系統控制水冀的攻角或調節水翼后緣襟翼的攻角等來實現，以此來維持深浸式水翼艇航行過程中的穩定。

洛文尼亞飛行員兼工程師托馬斯·佐尼（Tomaz Zore）製作出由飛機翼旋驅動的高速信天翁式水翼艇（wFoil Albatross）。這不僅是世界上第一艘能在近海面飛行的水翼艇，同時也是第一艘在市場上公開出售的高速水翼艇。

據佐尼描述，高速信天翁式水翼艇行駛速度堪比WW1雙翼飛機（First World War Biplanes），每小時可達到60英里（約96.5千米）。據了解，驅使它前進的機械裝置並非普遍使用的水下推動器，而是飛機旋翼，因此行駛過程中受到的阻力非常小。值得一提的是，信天翁式水翼艇因其“低消耗、低二氧化碳排放量”而被譽為環境友好型水翼艇。

截至目前，高速信天翁式水翼艇已公開出售，價格高達20萬英鎊（約合人民幣198萬元）。