水面作戰(zhàn)艦艇關鍵能力之——走：高效機動的快腿

武為

走，就是水面作戰(zhàn)艦艇進行機動的行為。作為水面艦艇作戰(zhàn)行動的重要支撐和方式，良好的機動能力不僅有助于艦艇躲避或擺脫敵方攻擊，阻礙敵方武器的使用或降低其效果，同時也有助于搶占和保持有利陣位，充分發(fā)揮己方武器的威力。對于現(xiàn)代水面戰(zhàn)艦來說，“跑得快、走得穩(wěn)、待得久”是基本要求。

跑得快：快速機動能力

航速是艦隊整體行動的基本保障，沒有哪個國家的海軍希望自己的艦隊緩慢得像靜止靶標一樣供敵方練習反艦武器。并且，較高的航速還能為水面艦艇在近程防御系統(tǒng)被突破后提供最后的“絕命機動”。因此，最高航速一直是水面作戰(zhàn)艦艇的重要戰(zhàn)技指標之一，其主要由艦艇動力裝置所能提供的最大推力和行進中遇到的各類阻力決定。

推進系統(tǒng)：螺旋槳的“空化”制約動力是決定水面艦艇最高航速的根本因素，沒有足夠的動力一切機動行為都是“空中樓閣”。二戰(zhàn)以來，盡管水面艦艇動力裝置在輸出功率上有了長足進步，但由于推進系統(tǒng)沒有發(fā)生類似于飛機從螺旋槳推進到噴氣推進的革命性變化，因此，水面艦艇的推進功率并沒有實質(zhì)性的提高，從而導致艦艇的最高航速難以取得突破。目前來看，大中型水面艦艇依舊采用螺旋槳推進方式，而螺旋槳在轉動過程中產(chǎn)生的空化現(xiàn)象是制約艦艇推進功率的主要因素。眾所周知，在標準大氣壓下，溫度達到100℃，水就會沸騰，“沸騰”的表現(xiàn)就是冒氣泡的現(xiàn)象。不同溫度下，水沸騰的壓強是不同的，這個壓強稱為飽和蒸汽壓，也稱蒸汽壓。

艦艇螺旋槳在達到一定轉速后，槳葉吸力面上的最大流速處的壓力降到該處溫度下的飽和蒸汽壓，此處的水流就會沸騰，從而在槳葉吸力面上形成了大量氣泡，隨著螺旋槳轉速繼續(xù)提高，空泡區(qū)域會逐漸擴大直至覆蓋整個吸力面，這就是所謂的空化現(xiàn)象。

空化現(xiàn)象分為兩個階段：如果空泡已經(jīng)出現(xiàn)，但還沒有擴展到槳葉的整個吸力面，則屬于第一階段；當空泡已擴展至槳葉的整個吸力面，并且越出其邊界時，則屬于空化的第二階段。在第一階段空化時，沿槳葉的壓力分布發(fā)生了變化，但由于壓力分布面積的減小能為這種壓力的重新分布所增加的部分所補償，因此它對螺旋槳的推力、力矩和效率均不會產(chǎn)生影響。當進入第二階段時，槳葉吸力面上的壓力將穩(wěn)定在飽和蒸汽壓力值上，但其推力面上的壓力將總是隨著繞流速度的增加而降低，這樣，螺旋槳的轉動效率也將隨之下降，從而導致艦艇航速受限。

螺旋槳的空化現(xiàn)象最早由英國人發(fā)現(xiàn)。1894年，英國研制的小型驅逐艦“勇敢號”試航時，螺旋槳轉速只能達到384轉/分，比額定設計轉速低1.54%，幾經(jīng)調(diào)試，直到1897年，項目總師才摸清原因，并發(fā)表論文說明是由于螺旋槳發(fā)生了空化現(xiàn)象，但并未引起關注。過了20年，當英國研制的新魚雷艇“德林”號駛入大西洋試驗時，空化現(xiàn)象依然牢牢鎖定住了本應提高的航速。此后，人們才開始逐漸重視如何采取措施盡最大可能抵消螺旋槳空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的負面效應。

如今，水面艦艇的推進系統(tǒng)正處于變革階段，已出現(xiàn)了噴水和半潛槳的推進方式，但這些新技術還僅僅局限于小型艦艇，在大中型艦艇上還暫時看不到未來。短期來看，采用傳統(tǒng)推進方式的水面艦艇，即使在高速性能上下大力氣，其最高航速也不會有較大突破（水翼艇、滑行艇等除外）。于是，如何優(yōu)化船型設計以減小行進阻力就成為了提高艦艇機動力的主要途徑。

艦艇線型：優(yōu)化但不能消除的阻力艦艇在航行中，會受到兩個層次的阻力，水面以上部分所受阻力主要來自于空氣，水面以下部分阻力主要來自于水流。這大致分為摩擦阻力、渦旋阻力和突出體阻力三種。摩擦阻力指艦艇與流體摩擦產(chǎn)生的阻力；渦旋阻力的產(chǎn)生是因為流體在經(jīng)過艦艇尾部時會突然失去艦艇表面的“吸附力”而不得不與艦艇表面“分離”，這樣在艦艇尾部形成了一個低壓區(qū)，周圍的氣流（水流）向低壓區(qū)補充產(chǎn)生了渦旋，而艦艏所受壓力一直存在，這樣頭尾所形成的向后壓力差就是渦旋阻力；突出體阻力指艦艇整體外突出部分所受的阻力，像螺旋槳、舵等附件所受阻力都屬于此類。從流體力學原理可知（物體所受阻力大小與CρSV有關，C為阻力系數(shù)，該值通常是實驗值，和物體的受力面積、光滑程度和整體形狀有關；ρ為流體密度；S為物體受力面積；V為物體與流體的相對運動速度），水面艦艇所受阻力隨著航速的增加而顯著變大（特別是摩擦阻力，其在低速時占總阻力較小，高速時占比大，甚至達到50%以上），而流體密度通常為固定值，因此，減小阻力大多從減小受力面積入手。這里主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是優(yōu)化水下艦體設計；二是優(yōu)化上層建筑設計。

優(yōu)化水下艦體設計。在水下部分，艦艇主要通過減小艦體與水接觸那部分面積來降低阻力，也就是采用較窄的流線型艦體設計。例如穿浪體也有利于減小水下阻力，它利用狹窄鋒利的艦艏將行波切開，達到減阻效果。由于艦艏體積小，占艦體總浮力比例小，艦體不會在艦艏波作用下抬頭埋尾，而是破浪前進，原理與超音速飛機的尖銳機頭頗為相似。伊拉克戰(zhàn)爭中，美國陸軍“先鋒”號穿浪雙體高速運輸艦的航速達到了48節(jié)，從美國東海岸到科威特僅需17天，而普通后勤支援艦的航速僅10節(jié)，同樣航程至少要40天。當然，艦體不能設計的過于狹窄，畢竟還要考慮到行進的穩(wěn)定性，這樣就出現(xiàn)了采用多體設計的艦艇，例如中國海軍022型導彈快艇和美國海軍的“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦等，兼顧了高速和穩(wěn)定，但容量不及單體船。另外，水面艦艇所受到的水流阻力除了上述三種阻力外，還有興波阻力，即艦艇在行進時產(chǎn)生的波浪和水面的波浪共同作用的阻力。針對這個問題，大中型水面艦艇除采用上述較窄的流線型艦體設計外，普遍通過安裝球鼻艏的方式抵消興波阻力，減阻效果可達15%～25%。不難發(fā)現(xiàn)，上述設計都是從優(yōu)化排水型艦艇的傳統(tǒng)線型的角度來降低水流阻力，隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)在已出現(xiàn)全新線型的設計。例如采用小水線面設計的美國海軍IX-529“海影”號隱形實驗艦，其大部分浮力由潛體產(chǎn)生，水線截面比穿浪體更小，形狀更為狹長，減阻效果也就更好。還有滑行體和半滑行體設計，這種設計利用沖壓力將艦體抬出水面，騎行于艦首波之上，而不像常規(guī)排水型艦艇那樣推開或“翻越”艦首波，因此航速得以大幅度增加，例如各國海軍裝備的氣墊艇就是滑行體設計，而美國海軍裝備的“自由”級瀕海戰(zhàn)斗艦則采用的是半滑行體設計。此外，還有模仿飛機機翼升力原理的水翼式艦艇，其利用類似于機翼的水下升力面在航行時產(chǎn)生的動升力，將船體抬出水面，使得浸潤面積和水線面積大幅度減少，摩擦阻力和興波阻力明顯降低。不過，上述新線型的設計仍然只能應用于中小型水面艦艇，排水量3 000噸的“自由”級瀕海戰(zhàn)斗艦已是其中最大，況且還承受著高功耗的巨大壓力，大型水面艦艇依然只能在傳統(tǒng)線型上不斷優(yōu)化。

優(yōu)化上層建筑設計。在水上部分，艦艇主要通過簡化上層建筑設計和縮小上層建筑規(guī)模來降低空氣阻力。例如通過集成各類電子設施以簡化艦橋設計，將各類武器系統(tǒng)埋入甲板下方以縮小上層建筑規(guī)模等等措施。如今，各國海軍新一代水面艦艇都在努力減小上層建筑尺寸，過去天線雷達林立的艦橋將一去不復返。美國海軍“朱姆沃爾特”級驅逐艦的艦橋甚至已經(jīng)基本與艦體融合，并且形狀較為規(guī)整，這種設計將大幅減小空氣阻力的影響。實際上，根據(jù)上述計算流體阻力的公式，同一個物體（阻力系數(shù)C值相等）在相同的速度和受力面積下，受到的阻力與介質(zhì)密度關系較大。由于正常情況下水的密度是空氣的近800倍，這樣在相同條件下粗略計算，水流阻力是空氣阻力的近800倍，這就是為什么人在陸地上可以自由奔跑，但在水中就舉步維艱的原因。因此，水面艦艇所受到的阻力大小更多的還是由水流阻力決定，空氣阻力一般僅占總阻力的不到1%。

最大航速：波障的羈絆既然水面艦艇航速受到推進系統(tǒng)性能和各種阻力的綜合限制而難以向上突破，那么，對于艦艇設計者而言，如何達到航速和經(jīng)濟性之間的平衡就顯得非常重要，畢竟現(xiàn)代海戰(zhàn)對艦艇速度的要求并沒有幾十年前那么高，為了追求無傷大雅的速度而大幅犧牲功耗顯然并不值得。從這個角度來說，確定水面艦艇最大航速指標是保證作戰(zhàn)效能發(fā)揮的重要前提。

常規(guī)排水型艦艇的最大航速會受到行波消散速度的制約，存在一個理論極限，可稱為“波障”，這與對戰(zhàn)斗機最大飛行速度限制的音障類似。根據(jù)流體力學理論，行波的傳播速度與波長成正比，而艦艇在水中運動時產(chǎn)生的行波波長與艦艇水線長度相當，因此，行波傳播速度與艦艇水線長度成正比，并且是水線長度二分之一次方的倍數(shù)。艦艇低速航行時，行波傳播速度遠大于艦艇航速，波浪能量迅速消散，艦艇所受水流阻力以摩擦阻力為主。隨著航速提高，興波阻力逐步增大，當艦艇航速接近行波傳播速度，艦艏波無法及時消散，興波阻力能量不斷疊加，從而形成波障。正如戰(zhàn)斗機突破音障需要發(fā)動機打開加力一樣，常規(guī)排水型艦艇突破波障也需要大幅增加推進功率。

例如，水線長317米的“尼米茲”級航母的波障速度約為43節(jié)，以31.5節(jié)的設計最大航速機動時，處于中等航速區(qū)間，194兆瓦的最大推進功率綽綽有余，甚至只需要130兆瓦就夠了。而水線長142米的“伯克”級導彈驅逐艦的波障速度大約是29節(jié)，其要達到31.5節(jié)的航速所需的推進功率比達到29節(jié)時要高出51%～64%。故而，盡管“伯克”級的排水量僅為“尼米茲”的1/10，但推進功率卻高達75兆瓦，功率密度是后者的4倍。顯然，由于波障的存在，大型戰(zhàn)艦比中小型戰(zhàn)艦更容易達到較高的航速。因此，大型水面艦艇通常將最大航速控制在波障速度四分之三的區(qū)間內(nèi)，以保證艦隊其它戰(zhàn)艦能夠有效避開興波阻力的高指數(shù)上升區(qū)，確保艦隊高速行進的一致性。需要明確的是，艦艇的最大航速指標是一個下限值，一般在設計任務書里都會這樣描述：“設計最大航速不低于××節(jié)”，并非是艦艇航速的極限。

不過，正如突破音障后空氣阻力會有所下降一樣，艦艇航速在突破波障區(qū)（大約是波障速度的0.9～1.2倍）后，興波阻力也會出現(xiàn)一定程度的降低。因此，二戰(zhàn)時的大中型戰(zhàn)艦依靠超強的動力和細長的艦型，能跑出超過40節(jié)的高航速，當然，能耗也是非常驚人的。

走得穩(wěn)：戰(zhàn)場適應能力

與陸上裝備或者水下裝備相比，水面艦艇的作戰(zhàn)使用環(huán)境更為惡劣，雖然幾千噸的艦艇看起來很高大很威猛，但在廣闊無垠的大海上，也不過是滄海一粟。實際上，無論是貌似風平浪靜的印度洋，還是終年惡浪翻天的北大西洋，任何水面艦艇都可能隨時葬身于突如其來的狂風暴雨。1944年12月，美國海軍第58艦隊在菲律賓中部的民都洛島附近遭遇17級臺風，3艘驅逐艦沉沒，2艘航空母艦嚴重受損，146架艦載機被拋入大海，近800人死亡或失蹤；1945年6月5日，美國海軍太平洋第三艦隊第1特混大隊，在九州-沖繩海域碰上18級臺風，36艘艦船受到中等程度破壞，其中包括3艘戰(zhàn)列艦、2艘大型航空母艦、2艘輕型航空母艦、4艘護航航空母艦等多艘大型戰(zhàn)艦，損失飛機142架。或許在軍人的眼里，為了抓住稍縱即逝的戰(zhàn)機或者生機，艦艇必須具備較高的航速，但在設計師眼里，航行的穩(wěn)定性絕不可忽視。如果經(jīng)不住海浪狂風的侵襲而艦覆人亡，再快的速度也只是紙上談兵。

浮穩(wěn)性：保證平衡的關鍵浮穩(wěn)性是水面艦艇首先要考慮的基本指標，它決定了艦艇航行的平穩(wěn)程度，包括浮性和穩(wěn)性兩個方面的內(nèi)容。

浮性是指艦艇承載一定重量后保持一定浮態(tài)的性能，即漂浮在水面上的能力。艦艇浮性由兩個“心”決定：一個是艦艇本身以及所載物品、人員重量引起的重力，方向垂直向下，它的作用點稱為重心；另一個是水壓所形成的浮力，方向垂直向上，它的作用點位于排水部分的中心，稱為浮心。艦艇在水面上平衡漂浮的條件是：重力等于浮力，且重心和浮心位于同一鉛垂線上。然而，當艦艇受到風浪等外力干擾時，浮心和重心就不會始終保持在同一鉛垂線上，艦艇就會發(fā)生傾斜，造成排水部分形狀及浮心位置改變，這時就需要考驗艦艇的穩(wěn)性。

穩(wěn)性是指艦艇在外力矩作用下偏離其初始平衡位置而傾斜，艦艇具有抵抗外力并當外力矩消除后艦艇還具有恢復原來平衡狀態(tài)的能力。這里面包含兩層意思：一是艦艇傾斜之后能自動扶正；二是持續(xù)傾斜到一定角度不會翻沉。那么，艦艇在傾斜的時候，是什么力量讓它自動回擺的呢？答案是復原力矩。具有適當穩(wěn)性的艦艇會在浮力和自身重力的共同作用下，產(chǎn)生復原力矩以抵消外力矩的作用以免傾斜繼續(xù)擴大。當外力矩消除后，復原力矩使艦艇浮心重新被調(diào)整到和重心同一鉛垂線上（實際中表現(xiàn)為經(jīng)過一定的周期性搖擺），從而再次獲得平衡。這種復原能力就是艦艇穩(wěn)性的主要表現(xiàn)。

艦艇的浮性研究的是水面艦艇的平衡問題，穩(wěn)性研究的則是恢復平衡的問題。因此，浮穩(wěn)性決定了水面艦艇的航行姿態(tài)（包括正浮、橫傾、縱傾和任意傾斜四種狀態(tài)），一般在設計時要求艦艇保持正浮，或略帶尾傾。即保持艦艇的重心與浮心重疊或重心的縱向坐標比浮心的縱向坐標稍靠后，這樣艦艇無論是在機動或者作戰(zhàn)中都能保持良好的姿態(tài)。因此，水面艦艇在設計建造和實際使用中都要注意控制重心位置，以保證具有良好的浮穩(wěn)性。

適航性：“乘風破浪”的底氣適航性是評價水面艦艇作戰(zhàn)性能的重要指標，通常用完成某項任務的最大海況等級表示。比如，某型航母可在八級海況下起降艦載機，某型驅逐艦可在九級海況下安全航行，某型護衛(wèi)艦可在六級海況下發(fā)射導彈等等。適航性好的艦艇，在風浪中能保持較小的搖擺幅度和較大的搖擺周期，從而為武器發(fā)射、艦載機起降、雷達觀察提供一個良好的平臺，并能在風浪中保持較為穩(wěn)定的航速、航向，大幅拓展水面艦艇的作戰(zhàn)范圍。

也許有人會產(chǎn)生疑問：穩(wěn)性與適航性都描述艦艇擺動問題，兩者是否為同一概念的不同表述？答案當然是不。前者主要描述艦艇從傾斜到平衡的恢復能力，扶正速度越快說明穩(wěn)性越好，注重的是結果；而后者則主要描述艦艇保持平衡的能力，擺動幅度和頻度越小說明適航性越好，注重的是過程。因此，就像上面提到的，水面艦艇在設計使用時要特別注意控制重心的位置。重心低了，與浮力作用線距離更遠，復原力矩就越大，艦艇扶正的速度就越快，穩(wěn)性越好。但從適航性的角度來說，最好的情況是艦艇慢悠悠的小范圍晃蕩，這就要求復原力矩盡量小。減小力矩的方法，就是升高重心，拉近和浮力作用線之間的距離（當然，重心的高度是有一個限度的，不能無限升高，如果超過穩(wěn)心的話，浮力就會由扶正力矩變成一個傾覆力矩，也就是加速船的傾斜）。這樣，就需要從適航性和穩(wěn)性兩方面綜合考慮，尋求一個平衡點，獲得最佳的搖擺節(jié)奏。

既然獲得良好的適航性的辦法是減小艦艇的擺動幅度和頻度，那么是否將艦艇的寬度做的越大適航性越好呢？答案也是不。艦艇的適航性可以分解為縱向和橫向兩個相對獨立的情況來分析：縱向上，耐波性和穩(wěn)性都要求艦體更加長一些，以避開1.3倍以下的縱向浪涌波長，減少縱向的搖蕩。橫向上，耐波性要求艦寬盡量窄（減小復原力矩的力臂），穩(wěn)性要求艦寬盡量寬（增大復原力矩的力臂），最后是綜合設定合適的寬度。縱橫兩相比較，有的時候反而是艦型越細長，更有利于適航性的改善。實際上，包括美國海軍“伯克”級導彈驅逐艦在內(nèi)的許多現(xiàn)役新型水面艦艇之所以選擇小長寬比的肥大艦型，并不是從改善適航性出發(fā)的，而是為了改善總體布置，適應復雜繁多的武備載荷，提高艙室的利用效率。當然，當艦寬增加到一定的程度，比如像“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦那樣的大型小水線面三體船，適航性是非常優(yōu)異的。不過，對于常規(guī)單體排水型艦艇來說，寬大的船型必然會嚴重拖累航速，道理上文已解釋。總體來說，水面艦艇的長寬比指標并不能作為評判其適航性好壞的標準。

由于與航速、穩(wěn)性等重要指標存在一定沖突，如何在不影響其它指標的前提下提高艦艇的適航性就成為了設計師們鉆研的重點之一。目前來看，舭龍骨、減搖水艙、陀螺減搖裝置、減搖鰭這四類裝置是在不改變艦艇結構的前提下增強艦艇適航性的常用方式，原理大致都是利用裝置所產(chǎn)生的升力或重力形成穩(wěn)定力矩，以減小艦艇搖蕩幅度。其中，舭龍骨是在艦艇中段舭部外側沿縱向裝設的鰭狀板，結構簡單，能在艦艇零速時發(fā)揮作用，被廣泛采用。減搖水艙是設置在艦艇兩舷的水艙，艦艇在橫搖時，利用水艙中水的運動與艦艇橫搖的相位差，產(chǎn)生穩(wěn)定力矩，結構較簡單，但減搖效果稍差。陀螺減搖裝置是利用陀螺轉子產(chǎn)生阻搖的穩(wěn)定力矩使艦艇減小搖擺，因造價昂貴未被廣泛采用。減搖鰭裝置是利用伸出在艦體外的鰭在艦艇搖擺運動時產(chǎn)生升力，形成穩(wěn)定力矩，以抵消艦船的搖擺力矩，其減搖效果較好，適用于航速較高的艦艇。

拋開專業(yè)的力學問題，實際上，水面艦艇的適航性與排水量關系較大，質(zhì)量體積越大的艦艇相對來說更穩(wěn)一些，這是常理，并且大艦長寬能夠跨越數(shù)個波長，被小海浪沖擊的概率更低，本身就降低了搖晃的頻度。最終來看，水面艦艇的適航性設計還要取決于海軍戰(zhàn)略，更具體一點就是取決于未來的作戰(zhàn)環(huán)境，例如太平洋、印度洋風平浪靜，對適航性要求可以低一些，而北大西洋風高浪急，則需要多關注適航性指標。

不沉性：輕傷不下火線不沉性指艦艇在艦體破損、部分艙室進水后仍能穩(wěn)定漂浮于水面的能力，是艦艇戰(zhàn)技指標的重要內(nèi)容。不同艦艇的不沉性在設計要求上存在一定差別，例如驅逐艦要求至少任意3個相鄰的主隔艙，或長度等于艦長15%的艦殼破洞造成破損進水后，仍能穩(wěn)定漂浮水面；而航空母艦則要求能承受若干次普通裝藥的魚雷直接打擊而不沉。

艦艇不沉性的基本保障是儲備浮力。在艦艇設計中，考慮到航行中可能發(fā)生的意外重量增加，如海損破艙進水、風浪襲擊進水等，艦艇的滿載水線應位于甲板下方一段距離處，以保證滿載水線以上尚有一定的水密容積，該容積入水后所能提供的浮力稱為儲備浮力。實際上就是專門隔出一部分艦艇空間用于抵消意外情況所產(chǎn)生的載重增加的問題。儲備浮力的數(shù)值用滿載排水量的百分數(shù)表示，其大小關系到艦艇的安全性和經(jīng)濟性。因為加大儲備浮力，艦艇不易沉沒，能提高安全性，但會使艦艇的載重量減少，影響經(jīng)濟性。為保證安全，通常由艦艇檢驗機構根據(jù)艦艇的類型、大小、結構和航區(qū)等情況規(guī)定一個最小干舷值。為確保儲備浮力及便于監(jiān)督檢查，在艦艇中央兩舷一般會勘劃載重線標志。

船殼、主艙壁和甲板是保障艦艇不沉性的關鍵性結構，在設計建造和實際使用時，有三個方面的特殊要求：一是上述三個部件不僅要求具有足夠的強度、剛度和保持水密性，而且還要盡量少開孔洞，此外，傳動軸、導管、電纜通過的部位均設置密封裝置；二是艦艇艙壁要求能夠承受一定水深的靜水壓力，首端艙壁還要能承受一定航速生成的動水壓力和海浪的沖擊力，因此在可能浸水的甲板以下的艙壁上一般不允許開設水密門，甲板上開設水密艙口也限制在最小量以內(nèi)；三是對所有水密門和艙口蓋均要求實行嚴格的管理制度，在暴風雨中航行或通過狹窄航道時，重要的水密門和艙口蓋一律關閉。

為使艦員準確掌握艦艇的不沉性和正確處理破損情況，在艦艇建成后，造船部門還會為接艦部隊提供一系列有關艦艇不沉性的技術保障資料，包括抗沉標板圖、戰(zhàn)用不沉性表、艙室參考表、載有典型情況和處置預案的艦艇抗沉表以及不沉性和破損穩(wěn)性計算書等。在此基礎上，各種水面艦艇均制定了嚴格的防沉規(guī)章制度和經(jīng)常性的損管訓練，歷史上各國海軍多次化險為夷的自救行動證明，人的主觀能動性也是艦艇不沉性的重要組成部分。

待得久：持續(xù)行動能力

隨著艦載武器彈藥的機動能力不斷提高，海上作戰(zhàn)樣式發(fā)生了深刻變化，其基本戰(zhàn)術從依靠高速機動能力搶占發(fā)射陣位的“點面作戰(zhàn)”，變?yōu)樵谝欢〞r間對作戰(zhàn)海域多維空間控制的“立體作戰(zhàn)”，這就要求水面艦艇必須具備長時間、長距離的巡航能力。因此，現(xiàn)代水面艦艇的動力設計，從單純追求高航速逐漸向注重航行的經(jīng)濟性上轉變，也就是更加關注續(xù)航能力。

動力裝置：遠行的根本保障艦用動力裝置指艦艇上用于提供推進動力和提供能源的機械、設備和系統(tǒng)的總稱。不同類型的主機、不同形式的動力傳動方式和推進器的組合產(chǎn)生了不同的動力裝置。由于核心部件是主機，因此一般根據(jù)主機類型劃分動力裝置，主要包括汽輪機和柴油機兩種基本類型。從續(xù)航性能上講，艦用動力裝置必須具備燃燒效率高、低油耗的特點，而這又與對加速性能的需求形成了矛盾，因此，不同艦艇一般根據(jù)噸位大小、作戰(zhàn)任務等因素綜合考量后選擇合適的動力裝置。

柴油機動力裝置。艦用柴油機與汽車發(fā)動機類似，采用柴油作為燃料，具有熱效率高，油耗低，啟動快，加速性能好，空氣消耗量少等優(yōu)點，續(xù)航性能好。但由于單機功率較小和噪聲過大，因此，其主要應用于中小型艦艇上。

汽輪機動力裝置。汽輪機的工作原理與風車類似，即風吹動葉片，葉片轉動做功。由于單機功率較大，因此主要應用于大中型水面艦艇。汽輪機主要有蒸汽輪機和燃氣輪機兩類。前者是用煤或者重油作為燃料，用鍋爐把水加熱成蒸汽，然后由蒸汽去吹動葉片轉動做功，具有單機功率大，壽命長，可靠性高，可使用劣質(zhì)燃料等優(yōu)點，一直都是大中型水面艦艇的主要動力裝置；后者則是在燃燒室把油點燃，燃燒室上有一個開孔，高溫膨脹的燃氣經(jīng)過這個孔吹向葉片，葉片轉動做功，具有機動性好、全負荷時燃油消耗低等優(yōu)點，但由于進排氣裝置尺寸大、需配置復雜的倒車齒輪系統(tǒng)或變螺距螺旋槳、造價高等因素，一直未能廣泛應用。隨著燃氣輪機特別是中冷回熱式（ICR）燃氣輪機的技術越來越成熟，蒸汽輪機熱效率低、油耗高、經(jīng)濟性差、起動速度慢、機動性較差等嚴重影響加速和續(xù)航能力的缺點被漸漸凸現(xiàn)出來，未來燃氣輪機將慢慢取代蒸汽輪機成為大中型水面艦艇的主要動力裝置。

聯(lián)合動力裝置。聯(lián)合動力裝置是指由兩種不同類型和型號的主機、傳動裝置、軸系和推進器等構成的動力裝置。采用這種動力裝置的目的是充分發(fā)揮各類主機的優(yōu)點，滿足水面艦艇在續(xù)航和加速性能上的均衡需求。目前艦用聯(lián)合動力裝置主要有三種類型：柴-燃聯(lián)合動力裝置、燃-燃聯(lián)合動力裝置和柴-柴聯(lián)合動力裝置。從航行經(jīng)濟性上來看，柴-燃聯(lián)合動力裝置在三者中最為突出，它以柴油機為巡航基本動力，燃氣輪機為加速或高速航行時的動力，既能體現(xiàn)艦艇巡航工況下低油耗的優(yōu)點，又能突出燃氣輪機單機功率高、全速航行油耗低的特點，兼顧了續(xù)航和加速性能，特別是在此基礎上發(fā)展而來的柴電燃聯(lián)合動力裝置，電機的加入使整套動力系統(tǒng)的運轉效率更高，航行經(jīng)濟性上表現(xiàn)更為優(yōu)異。而燃-燃聯(lián)合動力裝置和柴-柴聯(lián)合動力裝置的應用比較局限，前者主要側重于提高艦艇加速性能，后者則主要用于護衛(wèi)艦及小型驅逐艦。綜合來看，柴-燃聯(lián)合動力裝置是未來水面艦艇常規(guī)動力裝置的主要選擇。

新的能源：從源頭改良為了保證水面艦艇在任務海域“待得更久”，世界各國都在不遺余力地研究提高主機運轉效率的技術，然而有限的燃料攜帶量決定了即使擁有100%的能量轉化效率，水面艦艇的續(xù)航能力仍然受限于艦體本身的容量，要使有限的燃料具有無限的能量輸出，必須采用新的動力供應原理，于是就出現(xiàn)了以核動力為代表的艦用新能源動力裝置。

核動力裝置是以核反應堆為能源的動力裝置，其工作原理與蒸汽輪機類似，只是用原子裂變所產(chǎn)生的熱能代替了高壓鍋爐制造高溫高壓蒸汽。由于核反應堆壽命長、自然循環(huán)能力高，相較于上文提到的常規(guī)動力裝置，核動力裝置最突出的特點就是續(xù)航能力強，常規(guī)動力補給一次燃料，一般能夠運行幾個月，而核動力補給一次燃料則能夠連續(xù)運行幾十年。美國海軍現(xiàn)役的“尼米茲”級航母上裝備的A4W反應堆，可以連續(xù)工作25年，而即將服役的“福特”級航母上裝備的A1B反應堆據(jù)稱壽命高達50年，基本上保證了艦艇服役期間不用更換堆芯，理論上具備了無限續(xù)航能力，能夠支撐艦艇在海上長期作戰(zhàn)。單純從動力的角度分析，限制核動力水面艦艇續(xù)航力的因素主要是相關機械設備的持續(xù)工作時間。

另外，由于核動力裝置技術難度大、危險性高，提高核反應堆及相關設施的安全性和可靠性也是保證艦艇續(xù)航能力的重要措施。據(jù)統(tǒng)計，截止到2012年，世界各國海軍核動力艦艇發(fā)生嚴重事故136起，其中沉沒事故13起。顯然，如果不能保證動力裝置的穩(wěn)定運行，核動力裝置甚至就是一顆定時核彈。

除了成熟的核動力外，世界各國還在探索更加經(jīng)濟并比傳統(tǒng)燃料更加高效的艦用動力能源。例如美國海軍打造的“大綠艦隊”，采用回收加工的地溝油、海藻油等廢棄的生物燃料作為主要能源，在近期進行的相關試驗中，不僅試驗艦艇跑出了高航速，而且續(xù)航能力較傳統(tǒng)燃料提升了25%，是未來常規(guī)動力水面艦艇能源的發(fā)展趨勢。

推進方式：決定效率的第二因素提升水面艦艇的續(xù)航能力是一個系統(tǒng)工程，這里面不僅包括持續(xù)的能源供應和高效的能量轉換，還有能量傳遞效率，畢竟直接推動艦艇前進的不是高溫高壓的氣體，而是螺旋槳。因此，如何將發(fā)動機所產(chǎn)生的動能盡量完整無損地傳遞給推進器，也是水面艦艇“待得久”的基礎之一。

目前，大多數(shù)水面艦艇均采用機械傳動系統(tǒng)，即發(fā)動機直接通過減速齒輪箱與螺旋槳推進器連結，通過齒輪箱的變速實現(xiàn)對螺旋槳推進器的控制。這種方式結構原理簡單、成本低，但機械結構的先天不足決定了這種傳動系統(tǒng)在控制精度上存在一定缺陷，并且能量傳輸損耗大，維護頻次也高。針對這種情況，英國率先在其45型驅逐艦上應用了電推進系統(tǒng)，這種推進系統(tǒng)取消了機械傳動系統(tǒng)復雜的傳動軸和相關零部件，通過電機帶動螺旋槳推進器。

從提升艦艇續(xù)航能力的角度來看，與機械傳動系統(tǒng)相比，電推進系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。一方面，能量傳遞損耗較低。由于采用電能的方式進行能量傳遞，在電纜上的損耗要遠低于機械傳動軸。另一方面，控制精度和效率更高。由于采用了電位控制螺旋槳的方式，使得能夠在全速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，不僅操縱更精確，而且效率更高。另外，電推進系統(tǒng)能夠根據(jù)動力需求控制推進電機功率，這樣，發(fā)動機不必與螺旋槳同步同頻運轉，使得采用燃氣輪機作為發(fā)動機的水面艦艇在低速航行時能夠獲得更好的燃油經(jīng)濟性，這對于擁有廣闊應用前景的燃氣輪機來說無疑是“重大利好”。據(jù)美國海軍計算，9 000噸級的導彈驅逐艦若采用全電力推進，在30年的服役期內(nèi)將比采用機械推進方式的同型艦艇節(jié)省16%以上的燃料，這也意味著續(xù)航里程會相應提升16%以上。顯然，電推進系統(tǒng)將是水面艦艇推進系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，從目前的應用來看，這種趨勢確定無疑。