早期的潛艇，它們的水下速度遠小于水面速度，然而，現代核潛艇卻恰恰相反。它們在水下蹦得更歡，跑得更快，這是為何？又是怎么做到的？
早期技術制約
　　二戰時，絕大多數潛艇的水下時速在18公里以下（10節左右），而水面航速大多在每小時28公里左右（15節）。之所以這樣，并非外形設計能力不足，而是由于其他技術制約。
　　那時的潛艇，大部分時間是在水面航行，遇敵時才會下潛。在水面時，潛艇的柴油發動機工作時所需要的氧氣是無限的。而在水下時，存儲的氧氣就不能敞開用了，因此，那時的絕大多數潛艇主要依靠蓄電池提供動力。
　　為此，早期的潛艇，其外形被設計成更有利于水面航行，努力提高水面航速以便于有能力追上敵方船隊。


圖為U-995潛艇，其最大水面速度為每小時32.8公里，最大水下速度為14.1公里。

　　可以看到，U-995潛艇的船首設計成類似驅逐艦的刀片狀，利于減小水面航行的阻力。


圖為U-995的魚雷室。U-995屬于德國VIIC型潛艇，為二戰德國主力型號，也是最著名的潛艇，從1940年第一艘下水服役到1945年戰爭結束時共生產了568艘。

　　即使使出吃奶的力，其水下速度都不會很快，以不到10節的速度去追擊敵方商船難以實現。所以，那時的潛艇更在乎水面速度，雖然安裝艦炮會大大增加水下航行時的阻力，但那個時期的潛艇大都安裝艦炮，遇到沒有護衛艦保護的商船時，能用大炮轟沉，就不使用魚雷，魚雷數量有限，很寶貴。


德國VIIC型潛艇上的艦炮。

潛艇想開得快？減小航行阻力
　　為便于我們理解核潛艇如何做到水下航速大于水面航速，我們先來簡單了解一下潛艇航行時的主要阻力。
　　總的來說，潛艇航行時主要受到興波阻力、形狀阻力、空氣阻力和摩擦阻力等。


興波阻力示意圖。

　　無風不起浪。船行于海，激起大片波浪，而波浪的能量是由誰提供的？當然是船，反過來，激起的波浪越大越多，則船消耗的能量就越多，這也意味著阻力越大——這就是興波阻力。


興波阻力跟船的外形、速度有關，高速船的興波阻力占到總阻力的一半，甚至更高。

為減少興波阻力，美國LCS-2獨立號瀕海戰斗艦采用三體設計，最大時速高達81公里。
 
形狀阻力示意圖。

　　不同的形狀阻力也不同，上圖中，最下方的形狀阻力最小，它被稱為水滴型。


水與空氣都分別是一種介質，穿行于空氣和水都會產生摩擦阻力，我們可以用協和客機以2馬赫速度下空氣摩擦產生的機體高溫來感受摩擦阻力。

擺脫束縛的核潛艇
　　核潛艇一問世，氧氣的問題得以徹底解決。此時，為了最大限度地發揮潛艇第一大優勢——隱蔽性，需要長時間在水下潛航，而水面航行只是少部分時間。為此，需要把潛艇設計得更有利于水下潛航，即使犧牲水面速度也在所不惜。
　　顯然，潛航時，核潛艇的興波阻力沒有了，空氣阻力也消失。只剩下形狀阻力和摩擦阻力。
　　如上文所言，水滴型潛艇能最大限度地減少形狀阻力。


水滴型跟海豚的身體相似，這也是仿生學的一種應用。

建于1953年的青花魚號潛艇是美軍首次采用水滴型的潛艇，水下最大航速61公里每小時，水上最大航速只有46公里每小時，因水面時興波阻力很大。

　　為什么非得是水滴狀？像劍魚一樣，劍一樣的鼻子不也能減少阻力嗎？這跟接下來要說的摩擦阻力有關。
　　摩擦阻力跟接觸面密切相關，潛艇與水的接觸面越大，摩擦阻力越大。而相同的橫截面積，圓的周長最小，也就是說，相同橫截面時，如果潛艇做成渾圓狀艇身，則它與水的接觸面是最少的。


上圖中，頂部兩張圖為二戰時的潛艇外形，潛航時，與水的接觸面很大，這限制了水下航速，且這種扁平狀外形不利于潛艇內部安裝更多設備。而底部為現代水滴型潛艇。

前蘇聯K-222是世界上速度最快的核潛艇，水面航速35公里每小時，而水下時速高達82.8公里，這比上文所說的美國三體瀕海戰斗艦還要快。要知道，這可是一艘長106.9米，寬11.5米，并可下潛到400米深的大家伙。

核潛艇破冰而出。

　　增加核潛艇的水下航速除了增大功率、采取水滴型外形外，其表面艇體的光滑程度也是因素之一，隨著技術的發展，未來核潛艇的水下航速有望突破100公里每小時。
　　這真的是很刺激呢，比一線城市的行車速度快多了。當然，這主要是深海不限速，也永不會擁堵，和平年代，隨時可狂飆。

核潛艇在哪里跑得更快？

圖文簡介

早期的潛艇，它們的水下速度遠小于水面速度，然而，現代核潛艇卻恰恰相反......