关于水翼介绍

[拼音]：shuiyi

[外文]：hydrofoil

水中运动的机翼。它与机翼在空气中运动一样能产生举力。水翼艇（图1）就是利用水翼的这种特性把艇体托出水面，使流体阻力大为减小的交通工具。螺旋桨的翼片也是一种水翼；舵、鳍都属于水翼。

主要有亚空泡水翼和超空泡水翼两种。亚空泡水翼在水中运动时，上下翼面都与水接触。水翼与来流有一定攻角，翼截面（图2）有拱度，因而产生升力。这种水翼的截面形状与亚声速机翼截面近似。一般民用水翼艇都用这种水翼，最高航速可达每小时60海里。水翼的运动速度不断提高，翼面上的负压强便不断下降，当负压强降至低于水在当时温度下的饱和蒸汽压强时，局部翼面上的水出现汽泡（见空化），从而阻力增大，升力就不稳定，并出现空蚀。因此在水翼艇的设计航速范围内不宜有局部空泡出现。若水翼速度继续增大，就变成超空泡水翼。超空泡水翼在水中运动时，其上翼面全部处于空泡之中，仅下翼面与水流接触（图3），这时升力又达到稳定，也不再出现空蚀。这种翼截面形状常设计成略呈弯曲的楔形。装有超空泡水翼的试验艇航速可达 100节。实际使用超空泡水翼尚须解决从亚空泡速度起航，加速达到超空泡翼航的过渡问题。为了满足两种状态对翼剖面不同的要求，已有人提出混合翼型水翼的设想。

主要有：

（1）水翼运动于水中，水的密度约为空气密度的800倍，故同样外形和运动状态的水翼，其升力比飞机机翼的升力约大800倍，支承同样的重量，水翼需要的面积比机翼要小得多。同时，水翼所受的摩擦阻力和诱导阻力（见流体阻力）也相应增大。

（2）水翼在水中运动，水面兴起波浪会产生兴波阻力；水翼割划水面，发生喷溅并吸入空气会产生喷溅阻力。

（3）为了减小支柱所受的阻力，水翼常运动于离水面很近的水中，但水翼离水面越近则产生的升力越小；浸深小于半翼弦长时，升力明显减小，这种现象称为水面效应。水翼浸深为零时，水翼的表面就成为滑行面(见水面滑行)。

（4）水翼艇的后水翼在前水翼的尾流中运动，必须考虑水面高度和水流方向变化对后水翼的升力、阻力的干扰。

根据水翼艇获得稳定性的原理不同，水翼可分为自稳式和自控式两类。每一类水翼采取不同的外形和布置方式，可以得到不同的航行性能。自稳式水翼又可分为浅浸水翼（图4）和V形水翼（图5），前者主要利用水面效应获得自稳性，后者主要利用割划水面的水翼面积变化获得自稳性。自控式水翼的浸深常略大于弦长，几乎没有水面效应，也没有割划水面的翼面，而是靠襟翼等升力控制面改变角度，从而改变升力获得稳定性（图6）。自控式水翼在水面下较深处，受到波浪扰动小，又加有自动控制系统，可随外力变化不断自动调整升力，所以耐波性能最好。