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潜艇在海洋当中航行,不同于水面舰艇依靠浮力漂浮在海面,它需要在不同水深之间灵活切换,时而潜入深海隐蔽伏击,时而缓慢上浮调整阵位。想要精准控制深度,光靠压载水舱注水排水远远不够。压载水舱负责整体浮力调节,反应速度偏慢;而水平舵就如同飞机的机翼,依靠水流产生的力矩,快速改变潜艇的俯仰姿态,实现快速升降,二者相互配合,潜艇才能在水下平稳操控。

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围壳舵是如今常规潜艇非常流行的方案。舵体安装在指挥塔上,远离艇首的声呐设备,不会干扰首部主声呐的工作环境,减少水流噪声,对于常规动力潜艇隐蔽作战十分有利。像法国鲉鱼级、日本苍龙级都采用围壳舵设计。但它也存在短板,在极地海域破冰上浮时,突出的围壳舵容易被冰层磕碰损坏,所以很多用于北极活动的核潜艇并不会采用这种构型。

艇艏舵直接布置在艇体前端,舵效更强,低速航行时依然拥有不错的控制能力。早期不少核潜艇都使用艇艏舵,不过巨大的舵面距离主声呐过近,高速机动时产生的水流噪音会干扰声呐探测精度。为此工程师又研发出可收放式艇艏舵,下潜时伸出工作,破冰或者停靠港口时收回艇体内部,避免磕碰损伤,兼顾了操控性与防护能力。

很多人会把水平舵和潜艇尾部的方向舵弄混淆。尾部垂直舵负责控制潜艇左右转向,改变航向;而水平舵负责控制艇体抬头或者低头,调整航行深度。尾部还有一对尾水平舵,和前部水平舵形成一套组合控制系统。前后舵面配合偏转,能够抵消潜艇航行时的纵倾力矩,让潜艇在高速航行时保持平稳姿态,避免出现剧烈的上下颠簸。

在实战当中,水平舵的可靠性直接关乎潜艇的生存。反潜作战环境瞬息万变,潜艇遭遇反潜兵力追踪时,需要快速改变深度进行规避机动。优秀的水平舵操控系统可以让潜艇完成紧急下潜、变深机动,摆脱鱼雷和反潜机的锁定。如果水平舵出现故障,潜艇很容易失控掉深,引发严重的安全事故。

随着潜艇技术不断升级,设计师也在持续优化水平舵的外形。很多新型潜艇的围壳舵采用流线型修型,降低水动力噪音,进一步提升静音性能。还有无围壳舵的设计方案出现,依靠尾舵与艇体特殊构型实现深度控制,减少水下阻力与噪声源,这也是下一代隐身潜艇的发展方向之一。

小小的一对“翅膀”,背后是复杂的流体力学设计。一艘先进潜艇是无数精密零部件的集合体,每一个不起眼的设备都承担着不可替代的作战功能。从常规动力潜艇到大型战略核潜艇,各国科研人员一直在反复打磨水平舵这类细节设计,只为让水下猎手变得更加安静、灵活、致命。