潜艇外形进化史
■王钟正 强裕功
采用“水滴形”外形的美国“大青花鱼”号潜艇。 资料图片
潜艇的流线型艇体，是实现水下高效航行与隐蔽机动的重要设计，也是潜艇工业发展历程最直观的技术缩影。潜艇外形设计的核心逻辑，是通过优化艇体轮廓，降低水下航行的摩擦阻力与形状阻力，同时兼顾水面航行的兴波阻力，实现航速提升、噪声抑制、隐蔽性与续航能力增强的综合目标。
早期潜艇的外形均为“雏形款”。这类外形的设计仅以实现密封下潜为目标，完全无任何水下动力学考量，艇体多为简单的球形或圆柱形。1620年，荷兰工程师德雷贝尔打造的以木质为框架、蒙覆皮革的简易潜艇便是这一外形的典型代表。受外形所限，这类潜艇水下阻力巨大、航行稳定性极差，仅能在浅海实现低速、短距离的航行，尚不具备实际作战价值。
一战至二战时期，潜艇的外形普遍采用“雪茄形”。这一艇型的诞生，贴合当时潜艇以水面航行为主、水下仅作短距离隐蔽航行的作战需求，其外形酷似雪茄，首部尖瘦、中部为规则的圆柱形、尾部呈锥状，能有效切割水面波浪，降低水面航行的兴波阻力，让潜艇在水面拥有较快的航速。德国经典的U型潜艇便是该艇型的典型代表。但该外形的短板也十分突出，水下航行时艇体轮廓会产生巨大的形状阻力，不仅航速大幅下降，还会产生较高噪声，隐蔽性差。
对水下高速性能的持续探索，催生出了“水滴形”外形。1953年，美国“大青花鱼”号试验潜艇开创性地采用了这一艇型，其外形轮廓与飞艇流线形态相似，首部圆钝、中部粗圆饱满、尾部尖细，是水下高航速状态下阻力最小的艇体外形。“水滴形”外形让潜艇的水下航速大幅提升，航行噪声也显著降低，与核动力结合后，完美适配核潜艇长期水下航行的作战需求。但“水滴形”也存在明显缺陷：水面航行时艇首易被波浪淹没，航行稳定性差；且艇体全为曲面结构，加工精度要求极高，同时内部空间受外形限制较为局促，不利于搭载各类设备。
现代主流潜艇，则普遍采用“拉长水滴形”外形。为解决水滴形的设计痛点，工程师在其粗圆饱满的中部，加入了一段平行的圆柱体，打造出拉长水滴形艇型。该外形保留了水滴形首部与尾部的流线型轮廓，对中部做了延伸优化，仅让潜艇的水下高速性能有小幅下降，却大幅增加了艇体内部的可用空间，同时让潜艇水面航行的稳定性得到显著提升。如今，“拉长水滴形”已成为各国核潜艇的标准外形设计，是目前最适配水下作战需求的潜艇外形。
潜艇外形的发展历程，本质上是人类对水下流体力学认知与军事作战需求不断结合、相互适配的过程。如今，依托计算流体力学仿真、高精度建模等技术，潜艇外形正朝着更贴合水下低阻、静音、高效等需求的方向持续优化。
