水面艦艇的隱蔽性主要指的是防止來自海上或空中的雷達、紅外探測，以及水下的水聲探測。但是隨著各種新型探測設備和自導武器的出現，水面艦艇在海戰中的生存越來越面臨巨大的挑戰。為此，如何有效提高水面艦艇的隱蔽性，也就成了各國海軍研究的重點。水面艦艇在海上航行時會產生多種物理場，如電磁場、聲場、紅外場、電場、磁場、水壓場、尾流場等，而這些物理場正是各種偵測設備以及自導武器重要的目標源。因此，如何有效提高水面艦艇的隱蔽性，主要就是要發展包括雷達隱身、聲納隱身、紅外隱身、 磁場隱身、尾流場隱身、水壓場隱身等各種隱身技術。在眾多隱身技術裡，小船人最關心的還是紅外隱身技術，因為它與動力裝置有很大的關聯，所以此文主要涉及紅外隱身。

水面艦艇在海上航行時會產生多種物理場

對水面艦艇紅外隱身技術的概述

水面艦艇的紅外隱身技術主要指的是對抗紅外探測、跟蹤的一項綜合技術，也是一種通過改變裝備自身的紅外輻射特性並使其溫度與周圍溫度相接近，從而降低被發現和跟蹤概率的措施。因此，艦艇紅外隱身的基本技術是對於輻射源的降溫和屏蔽。水面艦艇的紅外場主要由動力系統機械設備運行時排出氣（尾氣）中攜帶的熱量產生，所以水面艦艇的紅外隱身最關鍵的就是對主機尾氣的降溫和屏蔽。

“海影”號隱身實驗艦的措施是把尾氣導入倆片體間，利用片體屏蔽熱輻射

水下排氣是一種能有效減少艦艇紅外輻射的措施

說起如何減少主機尾氣的輻射，最容易想到的辦法就是將主機的高溫尾氣引入海水中，由海水冷卻，使其輻射能量減少。也就是我們常說的水下排氣方式。縱觀水面艦艇的水下排氣方式，貌似僅在小型水面艦艇上有應用，而對於大型水面艦艇來說，似乎鮮有應用的。既然水下排氣可以減少紅外輻射，提高紅外隱身能力，那麼為何大型水面艦艇很少採用？這其中有何緣由？剛好筆者曾參與過幾艘採用過水下排氣設計的船舶，因此，可以結合自己的實際經驗，來聊一聊。

採用水下排氣的小型船舶

從小船人的實際經驗來看，為何大型水面艦艇很少採用水下排氣？

在小船人看來，大型水面艦艇很少採用水下排氣的原因，主要還是因為水下排氣應用在大型水面艦艇上存在不少問題。根據小船人的經驗，認為主要存在以下問題：

問題一，為防海水倒灌，減少背壓過大對主機功率的影響，造成系統複雜，增加設計建造難度，降低可靠性。

對於大型水面艦艇來說，現在普遍裝備燃氣輪機，而燃氣輪機機體較低，致使主機排氣口位置接近或者低於水線，這樣為防止主機在運行中受風浪和橫搖的影響導致海水倒灌，需要採用相應的措施。當時我們的船採用的是倒“U”型管路設計（如下圖）。而對於大型水面艦艇而言，主機的功率動則幾萬千瓦（單機），排氣管的直徑會非常的大，造成佈置起來非常困難。此外，採用水下排氣，由於水壓的存在，會導致排氣的背壓增大，從而影響發動機的功率。為了減小背壓增大對主機功率的影響，必須加裝增壓裝置。而這些措施的增加，無疑增加了整個排氣系統的複雜程度，降低了可靠性。

一種艦船水下排氣原理簡易圖

問題二，船體外板大開孔，降低艦體強度，削弱抗沉性，增加航行阻力。

大型水面艦艇的主機功率動則幾萬千瓦（單機），排氣管的直徑會非常的大，如果採用水下排氣，就需要在艦體外板上開很大的孔。可能大家對於這個孔到底有多大，並無概念，就拿小船人曾參與的某條船來說，當時那艘船的主機功率只有幾千千瓦，但水下排氣裝置在外板上的開孔直徑就已經接近一米了。這麼大的開孔，哪怕採取了有效的結構加強措施，仍然會降低艦艇的艦體強度。此外，水線以下開孔過多會削弱艦船的抗沉性，增加艦艇的航行阻力和水動力噪聲。據一份資料顯示，船體外板開孔處的阻力是未開孔處的四倍。

小型船舶的水下排氣口

其它一些問題

除了上述兩個較為嚴重的問題，還存在一些其它的問題。如排氣口處於水下，不易日常維護保養，容易腐蝕；整個排氣管在機艙內不易佈置廢氣鍋爐，經濟器等提高動力裝置經濟性；將尾氣導入水中，雖然提高了紅外隱身能力，但也增加了水下噪聲等。

向上排氣更利於排氣，利用尾氣餘熱和佈置設備

結語

通過上述我們知道，水下排氣雖然可以減少紅外輻射，但是也存在不少問題，尤其是當主機功率變大以後，這些問題則進一步放大。 對於大型水面艦艇來說，發展其它形式的紅外隱身技術，如在排氣口加裝冷卻裝置或者結構隱身設計等亦能獲得同樣的效果，問題還更少，且更利於排氣和利用尾氣餘熱，豈不是更好？因此，大型水面艦艇很少採用水下排氣。

作者：小船人的夢想 2019年11月12號