水面舰艇的隐蔽性主要指的是防止来自海上或空中的雷达、红外探测，以及水下的水声探测。但是随着各种新型探测设备和自导武器的出现，水面舰艇在海战中的生存越来越面临巨大的挑战。为此，如何有效提高水面舰艇的隐蔽性，也就成了各国海军研究的重点。水面舰艇在海上航行时会产生多种物理场，如电磁场、声场、红外场、电场、磁场、水压场、尾流场等，而这些物理场正是各种侦测设备以及自导武器重要的目标源。因此，如何有效提高水面舰艇的隐蔽性，主要就是要发展包括雷达隐身、声纳隐身、红外隐身、 磁场隐身、尾流场隐身、水压场隐身等各种隐身技术。在众多隐身技术里，小船人最关心的还是红外隐身技术，因为它与动力装置有很大的关联，所以此文主要涉及红外隐身。

水面舰艇在海上航行时会产生多种物理场

对水面舰艇红外隐身技术的概述

水面舰艇的红外隐身技术主要指的是对抗红外探测、跟踪的一项综合技术，也是一种通过改变装备自身的红外辐射特性并使其温度与周围温度相接近，从而降低被发现和跟踪概率的措施。因此，舰艇红外隐身的基本技术是对于辐射源的降温和屏蔽。水面舰艇的红外场主要由动力系统机械设备运行时排出气（尾气）中携带的热量产生，所以水面舰艇的红外隐身最关键的就是对主机尾气的降温和屏蔽。

“海影”号隐身实验舰的措施是把尾气导入俩片体间，利用片体屏蔽热辐射

水下排气是一种能有效减少舰艇红外辐射的措施

说起如何减少主机尾气的辐射，最容易想到的办法就是将主机的高温尾气引入海水中，由海水冷却，使其辐射能量减少。也就是我们常说的水下排气方式。纵观水面舰艇的水下排气方式，貌似仅在小型水面舰艇上有应用，而对于大型水面舰艇来说，似乎鲜有应用的。既然水下排气可以减少红外辐射，提高红外隐身能力，那么为何大型水面舰艇很少采用？这其中有何缘由？刚好笔者曾参与过几艘采用过水下排气设计的船舶，因此，可以结合自己的实际经验，来聊一聊。

采用水下排气的小型船舶

从小船人的实际经验来看，为何大型水面舰艇很少采用水下排气？

在小船人看来，大型水面舰艇很少采用水下排气的原因，主要还是因为水下排气应用在大型水面舰艇上存在不少问题。根据小船人的经验，认为主要存在以下问题：

问题一，为防海水倒灌，减少背压过大对主机功率的影响，造成系统复杂，增加设计建造难度，降低可靠性。

对于大型水面舰艇来说，现在普遍装备燃气轮机，而燃气轮机机体较低，致使主机排气口位置接近或者低于水线，这样为防止主机在运行中受风浪和横摇的影响导致海水倒灌，需要采用相应的措施。当时我们的船采用的是倒“U”型管路设计（如下图）。而对于大型水面舰艇而言，主机的功率动则几万千瓦（单机），排气管的直径会非常的大，造成布置起来非常困难。此外，采用水下排气，由于水压的存在，会导致排气的背压增大，从而影响发动机的功率。为了减小背压增大对主机功率的影响，必须加装增压装置。而这些措施的增加，无疑增加了整个排气系统的复杂程度，降低了可靠性。

一种舰船水下排气原理简易图

问题二，船体外板大开孔，降低舰体强度，削弱抗沉性，增加航行阻力。

大型水面舰艇的主机功率动则几万千瓦（单机），排气管的直径会非常的大，如果采用水下排气，就需要在舰体外板上开很大的孔。可能大家对于这个孔到底有多大，并无概念，就拿小船人曾参与的某条船来说，当时那艘船的主机功率只有几千千瓦，但水下排气装置在外板上的开孔直径就已经接近一米了。这么大的开孔，哪怕采取了有效的结构加强措施，仍然会降低舰艇的舰体强度。此外，水线以下开孔过多会削弱舰船的抗沉性，增加舰艇的航行阻力和水动力噪声。据一份资料显示，船体外板开孔处的阻力是未开孔处的四倍。

小型船舶的水下排气口

其它一些问题

除了上述两个较为严重的问题，还存在一些其它的问题。如排气口处于水下，不易日常维护保养，容易腐蚀；整个排气管在机舱内不易布置废气锅炉，经济器等提高动力装置经济性；将尾气导入水中，虽然提高了红外隐身能力，但也增加了水下噪声等。

向上排气更利于排气，利用尾气余热和布置设备

结语

通过上述我们知道，水下排气虽然可以减少红外辐射，但是也存在不少问题，尤其是当主机功率变大以后，这些问题则进一步放大。 对于大型水面舰艇来说，发展其它形式的红外隐身技术，如在排气口加装冷却装置或者结构隐身设计等亦能获得同样的效果，问题还更少，且更利于排气和利用尾气余热，岂不是更好？因此，大型水面舰艇很少采用水下排气。

作者：小船人的梦想 2019年11月12号