两栖装甲车辆水上行驶阻力优化探讨

1.水上行驶阻力的组成

1）摩擦阻力

摩擦阻力是作用于车辆水线以下表面上的所有切向力的总和，是由水的黏性决定的，两栖装甲车辆的摩擦阻力为水上行驶总阻力的10%左右。

2）形状阻力

形状阻力是车体及行动部分和各种附件引起的阻力，是两栖装甲车辆的主要阻力，约占总阻力的60%～80%。其中行动部分引起的阻力约占总阻力的25%～45%。

3）兴波阻力

车辆在行驶中兴起的波浪需消耗车辆的动能而形成兴波阻力，速度越高，兴波阻力越大，车辆速度为10 km/h左右时，兴波阻力占总阻力的15%～20%。

组成水上总阻力的上述三种阻力很难通过确切计算的方法求得，普遍的研究方法是通过缩小比例的模型在试验水池中进行拖模试验，得到在不同的速度下阻力仪测得的阻力，将其换算成实车阻力，绘制出阻力与速度的关系曲线即阻力曲线，从阻力曲线得知车辆在某一速度下的总阻力并作为设计推进装置推力的依据。

2.水上行驶阻力的影响因素

1）影响水上行驶阻力的车辆结构因素

（1）车体水线面长L与水线面宽B之比L/B。车辆在静水中飘浮处于平衡状态下，车体与静水面相交的面称为水线面，在排水量相同的情况下，水线面长L与水线面宽B之比L/B越大，水上行驶阻力越小。

（2）车体水线面宽B与车体吃水深T之比B/T。车体首部吃水与尾部吃水不同，T表示平均吃水。B/T比值大，说明吃水浅，阻力小。B/T也是影响平稳性和行驶平稳性的因素，B/T越大，平稳性越好；而B/T减小，则行驶平稳性即摇摆会得到改善。

（3）排水量方形系数δ。车体水线以下部分的体积V（不包括行动部分及附件）与L、B、T三者组成的平行六面体体积之比称为排水量方形系数δ（δ=V/LBT），排水量方形系数δ表达了车体的流线型情况，δ值越小，则流线型越好，水上阻力越小。

（4）行动部分及附件结构。行动部分及附件系指履带、主动轮、诱导轮、负重轮、托带轮、悬挂装置及叶子板等浸在水中的车体外部件，车辆入水后行动部分处于悬垂状态，它们对水上行驶阻力的影响很大，这部分的阻力可占总阻力的40%以上。

2）影响水上行驶阻力的使用条件因素(www.xing528.com)

（1）行驶水域水深影响。行驶水域的水深与车辆吃水（水线至悬垂最低点的履带或车轮下沿的高度）之比值小于7时，由于浅水效应使水上行驶阻力骤增。当该比值大于12时，则可认为不存在浅水效应，对阻力无影响。

（2）行驶水域水流流速的影响。车辆逆流行驶时，车辆相对于岸的实际速度等于车辆相对于水的行驶速度与流速之差。车辆顺流行驶时，车辆相对于岸的实际速度等于车辆相对于水的行驶速度与流速之和。

（3）波浪的影响。波浪对行驶阻力的影响较为复杂，与波浪的波高、波长、波浪推进速度、车辆的形状、尺寸、行驶速度以及相对于波浪的行驶方向均有关，因此很难给出波浪对行驶阻力影响的确切数据。当逆浪行驶时，由于波浪与车辆的相互作用而产生附加阻力，并且波浪会经常使车辆首部吃水增大，水上推进器的工作条件也会变差，使水上行驶速度降低。当顺浪行驶时水上行驶阻力增大不多，甚至当车长接近于波长并且车辆行驶速度接近于波浪推进速度时行驶阻力还会减小。但是，当车辆行驶速度大于波浪推进速度时，水上阻力会增大，仍会导致车辆行驶速度降低。总的来说，车辆逆浪行驶时行驶速度会比在静水中行驶速度降低10%～30%。

（4）风力的影响。风力除影响波浪以外，直接作用于两栖装甲车辆的影响仅决定于车辆水线以上各部结构的迎风面积，由于两栖装甲车辆水线以上的迎风面积较小，一般情况下可不考虑。

3.两栖装甲车辆水上行驶的类型及其阻力特征

1）排水型

排水型两栖装甲车辆，在水上行驶时始终靠水的浮力支撑车辆的全重，即从静止状态到行驶至最高速度，车辆的全重始终等于车辆排开同体积水的重量。到目前为止，各国军队装备的两栖装甲车辆均为排水型，其阻力特征如图5-32中的曲线1所示，阻力基本与速度的平方成正比。因此在速度达到一定值后再继续提高速度是非常困难的，即使装上更大功率的发动机并匹配推力更大的推进装置，车辆速度提高也是很小的。因此，排水型两栖装甲车辆发动机功率一般由陆上性能要求决定，通过减小水上阻力的措施和提高水上推进器的效率取得尽可能高的水上行驶速度。目前世界各国军队装备的排水型两栖装甲车辆最高水上速度为13～14 km/h。

图5-32　阻力曲线

1—排水型车辆；2—滑行型车辆；3—水翼型车辆

2）滑行型

在两栖装甲车辆的首部、侧部和尾部加装滑行板，与车体底甲板组合成滑行底面，当车辆在水中前进时滑行面产生升力，速度越高升力越大，直至将车辆举出水面，滑行型两栖装甲车辆的水上阻力特征如图5-32中的曲线2所示，当滑行升力将车辆举出水面时，阻力曲线出现峰值，速度继续提高，阻力不再增加，或缓慢增加甚至下降，因而只要有足够的推力克服阻力曲线的峰值，车辆就可以达到很高的水上速度。美国在20世纪80年代末期开始研究滑行型两栖装甲车辆，目前正处于研究试验阶段。美国研制中的AAAV滑行型两栖装甲车辆试验样车的首部、侧部、尾部的滑行板均可展开和收起，收起时贴合在车体上，不影响陆上行驶，水上行驶时利用液压装置将负重轮、履带等行动部件收藏在滑行面以上，从而减少滑行阻力，该车还大量采用铝合金及玻璃纤维强化塑料等轻型材料，通过减少车辆全重以减少对动力的需求，AAAV滑行型试验样车水上行驶速度达到了45 km/h。显然，滑行型两栖装甲车辆的水上推力能否克服车辆被完全举升时的阻力即阻力曲线的峰值是关键。AAAV样车安装了4个三级混流式喷水推进器，发动机功率高达1 910 kW。

3）水翼型

水翼型两栖装甲车辆像水翼船一样，利用水翼在流体中的升力将两栖车辆举出水面，从而使阻力大大降低，以提高水上速度，水翼型两栖装甲车辆的阻力特征如图5-32中的曲线3所示，水翼的升力完全将车辆举出面之前的阻力达到峰值，速度继续增高则升力将车辆完全举出水面，阻力迅速下降，显然只要有足够的推力克服峰值阻力就可达到更高的水上速度。美国曾研制型号为LVHX-2的水翼型两栖装甲车辆试验样车，水上速度达到了65 km/h。显然，作为两栖装甲车辆水翼装置不应妨碍陆上行驶，因此水翼的收起放下的机构更为复杂和不易实现。

滑行型和水翼型的研究与研制都是因为传统的排水型不能满足现代战争中海上登陆作战对两栖装甲车辆水上速度的要求，因为在现代的海上登陆作战中，两栖装甲车辆从登陆舰上下水到抢滩登上敌岸之间的水上行驶距离更大了，水上速度越高，这段水上行驶的时间才能越短，越能减少遭受敌军火力的损伤。由于现代海上登陆作战的需要，滑行型两栖装甲车辆受到普遍关注。