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水翼艇（hydrofoil craft）是一種依靠水翼的上、下壓強差來抬高船體，從而達到快速航行的船舶。

水翼艇最早是在19世紀中期由拉米斯開展研究，19世紀90年代，德朗貝爾在塞納河上用模型水翼艇進行了試驗。1911年，福拉尼尼用最新的模型水翼艇在馬喬列湖為來訪的美國貴賓貝爾進行表演，并創造了每小時114.3千米的航行紀錄。20世紀50年代開始大量建造水翼艇，美國和蘇聯設計出了自己的大型軍用和客運水翼艇。1957年蘇聯建成了第一艘66個客位的25噸的“火箭”號水翼艇。中國于1958年開始對水翼艇的建造進行研究，交通部船舶設計院設計了小型水翼艇。1960年，美國波音公司建造"海腳"號水翼艇。該艇于1963年10月交付海軍使用。1974年，波音公司建造了6艘131英尺長的 PHM型全浸式水翼艇軍艦。艦上裝有反艦導彈、75毫米口徑快速炮。該船航速超過45節。1988年由中國船舶科學研究中心設計，無錫水翼艇公司建造了一艘鋁質水翼艇(載客22~27人，航速56公里/小時)，航行于廣州至肇慶的航線上。2005年，中國船舶科學研究中心設計建造了中國第一艘混合水翼雙體船，其在波浪中航行的阻力和橫搖響應大大減小。

水翼艇按結構分類可分為水翼部分穿出水面的水翼艇、水翼完全潛入水中的水翼艇、水翼緊貼水表面的水翼艇。水翼艇常用于軍事、民事、體育等領域。

主要原理

水翼艇的特點是行駛在空氣和海水的界面上，以盡量克服水的阻力。在流體中，流速越大的位置，壓強越小。當水翼艇在水中高速航行時，水翼上表面凸起，水翼與船體間的水流速度大，壓強小。水翼艇的下表面水流速度小，壓強大。因此在水翼的上、下表面存在向上的壓力（壓強）差，上方壓強小于下方壓強，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。

發展歷史

初始期

19世紀中期一個叫拉米斯的法國牧師最先想到水翼艇并進行研究。俄國血統的法國人德朗貝爾，開始用當時剛發明的汽油發動機為他的“水上飛機”提供動力。19世紀90年代，德朗貝爾在塞納河上用模型水翼艇進行了試驗，但是它不能從水里抬起頭來，飛艇設計師意大利人福拉尼尼于1905年建造了一艘小水翼艇，并在專利說明書上闡明了水翼艇的科學技術原理。1911年，福拉尼尼用最新的模型水翼艇在馬喬列湖為來訪的美國貴賓貝爾做了表演。貝爾根據福拉尼尼的專利，開始建造他自己設計的水翼艇，這艘水翼艇于1918年創造了每小時114.3千米的航行紀錄。這些水翼艇靠潛在水中的水翼支持而行。船底的薄片水翼在船停泊時完全沒入水中，船開始運動時，水流經過彎曲的水翼，產生上舉力，船走得越快，產生的升力越大，當水翼在水中升起時，把船體完全推離水面。由于阻礙消除，船的速度大大提高，行駛更為平穩。在第二次世界大戰期間，一些德國發明家改進了水翼艇。戰后，英國風琴師胡克又做了進一步的改進。

發展期

意大利20世紀50年代開始大量建造水翼艇，美國和蘇聯設計出了自己的大型軍用和客運水翼艇。蘇聯的航運線上有數百艘這種船，最大的可載旅客300人，速度達40節。美國海軍已成功地在風浪水域試驗了幾艘水翼艇。其中一艘“平景”號1968年由洛克希德公司建成，在平靜的水中速度超過40節，是當時世界上最大的水翼艇。早期的水翼艇采用U型的水翼。這種水翼被稱為“半浸式或“割劃式”水翼。因為在水翼飛航時，U型水翼會有一部分浸在水中，而部分則會割破水面露在空中。半浸式水翼的結構較為簡單，推進一般用船尾浸在水中的螺旋槳及方向舵。較新的水翼艇則是采用倒T型的水翼，這種水翼被稱為“全浸式”，因為它經常保持在水下。全浸式的水翼受海浪的影響比半浸式小，因此全浸式水翼艇在大浪的海上航行時更為穩定，亦更為舒適。但是因為全浸式水翼設計不具備自我穩定的特性，故必須要由自動控制系統就海面情況、船身姿態、速度、加速度等參數不斷改變水翼的攻角，以維持水翼飛航的狀態。如果水翼艇突然失速(例如發動機嚴重故障，或者因碰撞而突然減速)，飛航中的船身可能會突然掉回水中，造成意外。部分全浸式水翼艇的推進采用燃氣渦輪引擎，配以噴水系統，避免了螺旋槳及方向舵帶來的阻力。水翼艇需要的技術跟航空十分相似，因此美國的波音公司在20世紀60年代便開始研究水翼艇。

1957年蘇聯建成了第一艘66個客位的25噸的“火箭”號水翼艇。該艇是作為莫斯科河上試驗性的高速客船。由于它航行比較成功，該型船轉人批量生產，相繼出現了較大型的“風暴”、“衛星"和“白俄羅斯”號內河水翼客船，使水翼艇由試驗船轉入運輸船的行列。60年代蘇聯將上述內河水翼客船稍加改進建成了“彗星-M”、“涅瓦”和“臺風”號等海洋水翼艇。這些船能抗三四級風浪，個別的能抗五級風浪。蘇聯為了顯示它的水翼艇能作為海上客艇。中國于1958年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(可乘坐6人)，1958年秋季試航于密云水庫，得到了初步的成功。上海船舶科學研究所和上海交通大學亦于1958年秋季設計成功了水翼艇，1959年試驗成功，并由蕪湖造船廠建造成鋁質水翼客船(可乘坐40人，速度60公里/小時，最大功率1200馬力)。

1960年，美國波音公司在"海腳"號和其他一些試驗艇所提供可靠的試驗數據資料基礎上，開始建造“PCH-1"型的“髙點”(HighPoint)水翼艇。該艇于1963年10月交付海軍使用。與此同時，美國洛克希德(1ockheed)公司于1962年開始建造“AGEH-1"型的“普蘭偉尤”(Plainview)號340噸的反潛試驗艇。該艇于1969年交付海軍，是70年代之前最大的水翼艇。在建造大型試驗性水翼艇的同時，美國從事航速達80節的水翼艇的研究工作。先后完成了許多理論和試驗工作。但在水翼艇的水動力問題上，碰到了比預料要復雜得多的難題。因而縮小了研究范圍。

1965年，美國曾一度放棄了80節水翼艇的研究，而從事航速為50節的“吐克加里’(Tucumcari)和“弗拉哥塔夫"(Flagctaff)水翼炮艇的建造工作。“吐克加里”炮艇的各項試驗是成功的，并于1968年服役。為了顯示水翼艇能作為軍用高速艦艇，“吐克加里"炮艇于1971年完成了歐洲之行后，美國把它作為今后更大的水翼艦艇的設計母型。1971年5月至9月“彗星-M"號水翼艇周游了歐洲，航程11500海里，到過15個國家34個碼頭，中途遇到5級風浪仍能安全航行。由于長途航行的成績，該型船又獲得了很多訂貨。水翼艇作為新型高速客船，已有了穩固的地位，同時迅速得到了發展。美國于1947年開始水翼艇的研究工作，1950年，制造了一艘5噸重，航速為30節的"海腳"(Sealegs)號水翼試驗艇。

普及期

1972年11月美國、意大利、西德簽訂了共同設計和研制導彈巡邏水翼艇“PHM-1"型(PatrolHydrofoilMissile)的合同。該型艇的首艘是命名為“飛馬"(Pegasus)級的導彈巡邏艇。該艇排水量230噸，航速50節，艇上配備一門76毫米“OTOMelara"型炮，8管的艦對艦“魚叉"型導彈發射架。該艇于1974年下水，1975年2月首次航行。“PHM-1"型導彈巡邏艇很快投人批量生產，為美國海軍建造30艘。西德也建造10艘。在發展軍用水翼艇的同時，美國也進行民用水翼客艇的研制。美國波音公司建造的212客位的“噴水水翼”號水翼客艇，采用全浸式水翼和噴水推進裝置。其性能數據為:船長27.4米，船寬9.5米，吃水1.7米，到水翼最下點為5.2米，滿載排水量113.7噸，航速43節。該艇營運情況良好。

1974年，波音公司建造了6艘131英尺長的 PHM型全浸式水翼艇軍艦。艦上裝有反艦導彈、75毫米口徑快速炮。該船航速超過45節，發動機為2臺800匹(又稱馬力)柴油引擎(飛航前用)及2臺17000匹GE海事用燃氣引擎(飛航時用)，用噴水器推進。同時，波音公司亦發展了民用的水翼艇渡輪，稱為JetFoil929型。929型亦為全浸式水翼艇，水翼可以收起，以進入淺水域。船身長90英尺，以鋁合金制造，凈重約100噸，載客量可達250人，航速達45節。該船推進的動力，來自2臺勞斯萊斯Allison 501k燃氣引擎，用噴水器推進。波音公司總共生產了 26艘 929型水翼水翼艇，買家有日本、英國、印度尼西亞等國的渡輪公司。

1988年由中國船舶科學研究中心設計，無錫水翼艇公司建造了一艘鋁質水翼艇(載客22~27人，航速56公里/小時)，航行于廣州至肇慶的航線上。90年代，在中國黑龍江流域、長江流域和廣州沿海等的多條航線上相繼引進了俄羅斯制造的各型水翼艇幾十艘。2005年，中國船加科學究中心設計建造了中國第一艘混合水翼雙體船，其在波浪中航行的阻力和橫搖響應大大減小。2014年，趙熊飛等1對高速復合型水翼船運動特性進行研究，取得了較大的進展。中國的許多學者對水翼的構型如何影響水翼艇航行、水翼水動力參數的求解以及水翼艇的自動控制裝置等方面進行了相關研究。

主要特點

與傳統船舶相比較，水翼艇具有快速性、耐波性強、適航性好、輻射低、操縱性好和經濟性的特點。

快速性

水翼艇作為新型高速船的一種，具有較好的快速性，翼航時航速可達到 40kn 以上。并且，對于全浸式水翼艇而言，由于水翼艇靠高速運動時水翼上下表面壓力差產生向上的升力而使船舶主體抬出水面，因此其濕表面積減小，進而減小摩擦阻力和興波阻力，具有更優的快速性。

耐波性

全浸式水翼艇在波浪中高速航行時，艇體被抬出水面，只有水翼和水翼支柱在水面以下，水介質與空氣介質的分離界面一般只有水翼支柱，其橫截面積較小，受到波浪的干擾小，從而大大減小了船舶所受到的波浪力和波浪力矩，因此具有良好的耐波性。對于普通型水翼船而言，其部分船體位于水面以下，所以耐波性較全浸式水翼艇較差。水翼艇在較為惡劣的海情下航行，船身的顛簸較少。而且高速航行時所產生的興波較為少，對岸邊的影響較低。

適航性

水翼艇良好的耐波性很大程度上決定了其具有較好的適航性。另外，增加襟翼可以增加適航性。在波浪較大時，水翼易產生出水的情況，可以通過襟翼控制來克服。

輻射性

水翼艇航行時只有水翼和支柱在水面以下，其運動加速度小，水翼引起的波浪興波較小，對周圍的輻射減小，航跡不明顯，且消失較快。此外對周圍的船舶影響小，可以快速地通過航道，從而具有較高的安全性。

操縱性

水翼艇在翼航時，通過計算機控制系統對其水翼和舵進行聯合控制，具有較好的航向控制和回轉特性。通過縱向減搖裝置，其縱搖可以得到有效控制，減少暈船率，具有較好的可操縱性。

經濟性

水翼艇艇體多采用高強度鋁合金焊制，艇體結構強度較大。水翼片體形狀簡單，易于設計和建造，能耗較小。水翼艇的推進裝置多采用柴油機和燃氣輪機，優點是便于維護、節約成本。另外，其較小的阻力決定了較高的航行和運營速度，使其同航程下所需航時少，燃油消耗減小，經濟效益明顯提升。水翼艇的重量與長度成立方的關系，因此制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的問題也需要解決。此外全浸式水翼的結構及控制較為復雜，也令成本上漲。水翼船使用燃氣引擎花費燃料較多也是商業運作上的考慮之一。

類型

根據水翼艇的結構和形式，從不同角度對水翼艇進行分類，可以按照水翼數量、水翼與水面的相對位置、載荷類型和水翼是否可調節、艇體是否拖出水面等進行分類。

水翼數量分類

單水翼是指在艇體艏部安裝水翼，艉部為滑行面，在航行時艏部被抬起，艉部在水中滑行;雙水翼系統是在艇體的艏部和艉部分別安裝水翼，水翼艇翼航時艇體被拖出水面，只有水翼在水面以下。

水翼與水面位置分類

按水翼與水面的相對位置可以分為割劃式、淺浸式和全深浸式水翼艇。割劃式水翼一般為V型，因此水翼浸水面積是可變的，從而改變升力，具有較好的穩定性。淺浸式水翼浸深小于水翼弦長，其升力隨水深變化，利用兩側水翼的升力差產生恢復力矩扶正艇體。深浸式水翼艇的水翼浸深大于弦長，升力基本不隨深度變化,通過控制水翼和襟翼的翼角調節升力，具有很好的耐波性。

按載荷分類

按載荷可以分為飛機式、鴨式和串列式水翼艇。飛機式水翼艇以前翼為主，承擔 70%的艇重，后翼起到舵的作用。鴨式結構后翼承擔 70%的艇重，前翼起到舵的作用，且具有較好的操縱性。串列式艏、艉水翼各承擔 50%的艇重，受力均勻。

按水翼的角度分類

按水翼的角度是否可調節分為自控式和固定式水翼艇。自控式水翼在水翼艇航行時根據海浪的擾動可以調節襟翼角度，產生恢復力和力矩，減輕波浪環境的干擾，維持平穩航行。固定式水翼艇的翼角不能調節轉動，水翼艇不能得到有效控制，多用于內河艇。

按水翼艇否全部拾出水面分類

按水翼艇是否全部拾出水面可分為全浸式水翼艇和一般水翼艇。全浸式水翼艇艇體全部拖出水面，而一般的水翼艇是在船體下安裝有水翼艇，船體未被全部拖出水面，還有部分船體沉浸在水中，所以全浸式水翼艇相比一般的水翼疑具有更好的性能。

結構分類

水翼部分穿出水面的水翼艇

這種水翼艇具有普通船舶所具有的穩性，然而水翼由于對水面產生干擾作用而致使水翼的阻力較大。當船舶側傾時,浮力的作用點也產生側向移動,從而產生側傾的恢復力矩。

水翼完全潛入水中的水翼艇

這種水翼艇不具有普通船舶所具有的穩性，其穩性由水翼上附加的穩性舵來實現。這種系統的主要優點是水翼的阻力小。當水翼完全潛入水中時，不僅需要采取措施保證船舶縱傾與側傾的穩定性,而且還需要控制水翼在水中的潛入深度。水翼在水中的潛入深度不可太深亦不可太淺,為了控制水翼的潛入深度,必須采用專門的測量器具以測量船體與水平面之間的距離。常用的測量方式有以下幾種:

(1)用機械式觸頭測量。

(2)用回聲測量儀器測量。

(3)用電阻式水位高度測量儀器測量。(4)用目測方式測量,此種方法只能用于白天,電子測量控制的方式多用于軍事用途的船舶。為了增加水翼艇的自然穩性以及使水翼的阻力不致于過大，常采用折中的辦法即在首部采用穿出水面的水翼,而在尾部采用完全潛入水中的水翼。

水翼緊貼水表面的水翼艇

這種水翼艇也具有自然的穩性,因為其后端潛入水中較前端為深,故其后端產生的浮力較大。這種水翼艇源自前蘇聯,主要應用在水面波浪較小的水域中。

應用范圍

軍事領域

水翼艇中的全浸式水翼艇，以更實用的性能得到各國軍方青睞。首先，它只有水翼或部分支架與水面接觸，掀起的波浪不大，不易被發現。其次，由于艇體基本不接觸水面，顛簸很弱，能更好地適應較惡劣海況，適航性能突出。第三，依靠螺旋槳或噴水推進裝置推進，艇體不會發出巨大的噪聲，即便有噪聲，在水中輻射傳播也大為降低。最后，水翼艇操縱較簡單，航行穩定性好，機動靈活。當然，水翼艇也不可避免地存在一些問題，從而限制其使用。比如，艇底的水翼和支架，使其不適合在淺水和細窄航道中使用，并對停靠碼頭有一定要求，不能執行登陸和搶灘任務。另外，高速航行中水翼艇底部還會產生空泡現象，限制其速度進一步提高。水翼艇主要用于水面巡邏、跨海突擊、封鎖作戰、海上緝私、島嶼運輸與兵力投送等作戰任務。未來，在水翼艇的開發上，各國應大力開發性能更好的收放式水翼和更先進的自動控制系統，從而增大水翼艇的使用范圍，并不斷強化和拓展其軍事應用。如“MarkII”號水翼艇是70噸的水翼巡邏炮艇PGH-1是1968年下水的。在美國海軍和海岸警衛隊中使用。

民事領域

在沿海或內河的一些短途客運航線上，出現了水翼艇（hydrofoil craft），水翼艇航行時依靠水下機翼板的升力將船體托離水面，大大降低了水阻力，從而使航速達到40 kn以上。雙體船具有并立的兩個船體，其上部通過上層建筑連接在一起，從而獲得較大的甲板面積，便于布置旅客艙室。每一個船體各有一只螺旋槳和舵，操縱性、快速性和橫穩性均良好。