航母上的螺旋桨为什么那么小？

航母排水量越来越大，但是航母的螺旋桨却永远那么小 ，这是为啥呢？

其实，航母螺旋桨的直径大小主要取决于航母的吃水深度。此话怎讲？道理非常简单。话说，航空母舰是一种远洋作战军舰，他对于自持力的要求很高，因此要求军舰上的动力、能源等各种系统，都处于最高效率的状态，才能确保节约资源、长期作战。作为动力单元的螺旋桨，自然也要发挥出最大的效能。那么一个螺旋桨，如何就能发挥出最大效能？那就是让他完全没入水中。

这个道理很简单，螺旋桨产生推动力，靠的是螺旋桨上的桨叶，这些桨叶只有完全在水下工作时，才能充分发挥出尺寸、角度的优势，产生更多推动力，如果螺旋桨的桨叶露出了水面，那么露出多少，就要浪费多少推动力。对于航母的设计而言，是绝对不会允许动力浪费的，如果动力损失太大，那么航母出远洋作战就会出线自持力下降、能源消耗过大的情况。

如何能确保让螺旋桨完全没入水中呢？那当然就是在尺寸上下功夫、想办法了。比如说，航母螺旋桨的桨叶上沿不能超过军舰侧面的吃水线，而吃水线和水面以上舰体的区分很简单。一般而言，航母的吃水深度是可变的，有最小吃水深度，最大吃水深度等。作为螺旋桨而言，他的桨叶最高不能超出航母的最低吃水深度，也就是航母最低吹水线到船底之间的距离。

而为了安全考虑（主要为了防止触礁），螺旋桨的桨叶最下沿，不能超过航母的船底深度。换言之，航母螺旋桨的尺寸，被严格限制在航母最小吃水深度的范围内，也就是吹水线到船底之间的距离。在这个距离内，航母的螺旋桨是可以尽量扩大尺寸的。比如美国海军的“尼米兹”级航母，他的吃水深度是9米，螺旋桨的直径是7.6米；福特级航母，吃水深度是7.8米，螺旋桨直径是6.4米。他们都没有超过航母的吃水深度。

但是同时，螺旋桨的直径大小也得考虑技术问题。毕竟螺旋桨的桨叶本身也不能在技术上做得很大，这涉及到螺旋桨的桨端线速度问题。一个直径达到10米的螺旋桨，如果他每秒钟可以转动1圈，那么他的桨端线速度就高达31米每秒；而如果他的转速是每秒钟10转，那么他的桨端线速度可以高达314米每秒，接近于大气中的音速了。

但是海水不比空气，空气的密度较小，对飞机螺旋桨的损伤是较少的；但是海水中如果速度太快，可能会在桨叶周围形成大量气泡，降低推动效率；这样，不但会造成动力效率的巨大损失，也会影响螺旋桨的桨叶安全。所以，螺旋桨的尺寸不能无限提高，转速也不能太快，以目前人类的科技，能把航母螺旋桨做出现有尺寸，已经是很不错了。

总而言之，航母螺旋桨尺寸有限，既有实际选择的问题，也有技术实现的问题。何况，航母的吃水深度也是被严格限制的，毕竟海港、运河的通行条件是有限的，所以被限制在吃水深度以内的螺旋桨尺寸，也就很难扩大了。

航母上的螺旋桨为什么那么小？

不是“辣么小”，而是现有的材质和技术下“做不大”。

螺旋桨是旋转工作的，（废话，不转叫什么螺旋桨），这样具有一定转速的螺旋桨，在它奖端的线速度就会很高，比方一个直径10米的螺旋桨，每秒转速1转，奖端的线速度就是31米每秒，这相当于每小时一百多公里的速度，如果每秒10转，浆端线速度就是一千多公里每小时，现在的民航飞机也不过是这速度，（音速是340m/s，10rps的10米浆端线速是314m/s，注意现在的介质是水而不是空气）。而这时惯性产生的离心力也是巨大的，（想像一下喷气机巡航速度下做一个半径为10米的急转弯）。

你看，简单的计算就可以知道，第一螺旋桨做不了太大，第二船用螺旋桨也转不了太快。

（实际上，船用发动机为了避免传动损失，都是低转速发动机~~~~~~~~另外转速通常的单位是rpm，每秒1转相当于60rpm，而普通汽车发动机的怠速转速是800rpm左右）

航母上的螺旋桨为什么那么小？

实际上，决定螺旋桨大小的，是航母的吃水深度，这一点可能很多人没有意识到。

库兹涅佐夫级航母的螺旋桨

本文所述螺旋桨，默认为全浸式螺旋桨。另外还有一种叫做“半浸桨”，顾名思义就是有一半会露出水面。半浸桨阻力小、速度快，但由于结构复杂、维护难度高、推进效率低等因素，通常只用于小型高速船，目前还无法在大型船舶上使用。

航母采用的都是定距螺旋桨，它的叶片角度是固定的。因此，在转速不变的情况下，螺旋桨只有完全淹没在水中，才能提供最大的推进力。因此，无论航母的船体如何设计，都必须要保证在正常航行的过程中，螺旋桨永远都不会露出水面。这是前提。

吃水深度，就是从船底龙骨到水面的垂直距离。通俗一点讲，它分为最小吃水深度和最大吃水深度（另外还有极限吃水等），分别对应的是航母的空载和满载，通常会有颜色区分。一般浸在水面以下的船体会涂上防锈漆，呈红色或黑色，水面以上则是军舰灰，交界处通常就是吃水线。显然，要保证螺旋桨一直没入水中，就必须保证其在最小吃水深度时，仍然不会露出水面。

福特号航母的螺旋桨

因此，最小吃水深度就是螺旋桨高度的上限。

同时，出于螺旋桨安全以及结构稳定的考虑，螺旋桨叶片向下不能超出舰体的龙骨。这样，螺旋桨的极限高度，也就是极限直径，就必须要小于航母的最小吃水深度。

举个例子。

1. 美国的尼米兹级航母，是全球现役最大的水面舰艇，其吃水深度约9米。而它的螺旋桨直径为7.6米，接近于吃水深度。
2. 美国最先进的福特级航母，其吃水深度为7.8米。而它的螺旋桨直径为6.4米，依然是接近于吃水深度。

尼米兹号航母的螺旋桨

通过这两个例子不难发现，航母的吃水深度决定了其螺旋桨的大小。对于美国的这两代航母来说，吃水变浅了，那么它的螺旋桨也相应地变小了。这肯定不是美国造不出大的螺旋桨，而是7.8米的福特级，它确实装不了7.6米的螺旋桨。20公分的余量，还没有一个浪花高，外行也知道装上不合适。

至于说为什么福特级的吃水那么浅，这是另外一个问题，在此就不说了。不过，大型航母吃水普遍在9米左右，比如辽宁舰是9.1米，福特级采用了比较“浅”的船体设计，肯定有它的道理。

只有极限航行时，螺旋桨才有可能露出水面

那么，螺旋桨大点不好吗？

当然好了，在保证吃水的情况下，螺旋桨越大越好。这是因为螺旋桨越大，维持相同的推进力，它的转速就会越低。懂车的朋友都知道，高速行驶时，发动机转速越低就越省油。这个道理在航母上同样适用。

美国海军曾研究过一个动力损耗的问题，他们得出的结论是这样的——燃油提供的全部能量中，尾气带走了30%，制冷系统用掉了27%，驱动系统损失了15%，再除去其他的消耗，最终作用在螺旋桨上的，只有24%。也就是说，螺旋桨每浪费1吨燃油，那就相当于总燃油消耗要多4吨。

这样，不用想也知道螺旋桨肯定是要往大了造，因为燃油就是续航，续航就是战斗力。

福特号航母海试

福特级可以允许水线那么低，使用一个更小的螺旋桨，有一个很重要的因素是它采用了核动力驱动，不用担心油耗。至于尼米兹为什么没这么做，只能说那是几十年前的产物，当时就是这么设计的，也改不了。

另外，大螺旋桨低转速还有一个优点，就是噪音小。只不过这个优点在航母上不太明显而已。但在潜艇上，这个优点必须有，所以它的螺旋桨必须很大，大到不能再大为止。

至于说螺旋桨的制造技术影响了它的尺寸，这一点不敢苟同。确实，造这么大的螺旋桨不容易，无论从材料还是加工技术上看，都很有难度。但是，世界上能造大型螺旋桨的国家，可不止中美俄，德国、挪威这些国家都有这个实力。而且当年泰坦尼克号上的螺旋桨，就已经做到了直径7.2米，重38吨，不比尼米兹的小。

再看一下目前世界上最大的集装箱货轮——艾玛·马士基号，它拥有世界上最大的螺旋桨，重量高达131吨，是尼米兹的4倍还多。这个螺旋桨的制造者，是德国的梅克伦堡金属公司。

艾玛·马士基号正在安装螺旋桨

另外，也可以再来考虑一下美国的福特级，它的螺旋桨直径，比上一代的尼米兹级还小了1.2米。这显然只是一个需求问题，而不是制造技术或者材料问题。我相信，假如下一代航母吃水达到10米，美国肯定会拿出一个8米以上的螺旋桨，没有什么难度。

话说回来，航母的螺旋桨真的小吗？

事实并非如此。以尼米兹为例，7.6米的直径，有2层半楼那么高，重量为30吨，差不多是25辆小轿车的重量。它真的不小了！

觉得它小，无非是把它放在300多米长、几十米宽的航母身上，看起来比例不太协调。但如果你看一下快艇的螺旋桨，就知道航母螺旋桨的比例还是很正常的。

这个直径还不到20cm

总之，决定航母螺旋桨大小的最主要因素是它的吃水深度，而材料和制造技术不是没有影响，只是相对而言没那么大。

当然，这个结论不是只针对航母，所有的水面舰船，无论军用还是民用，都是如此。潜艇的螺旋桨看起来很大，那是因为它露出水面的高度很小，也就是潜艇的吃水深度占总高度的比例很大，仅此而已。

注意看，白色的吃水线略高于螺旋桨

航母上的螺旋桨为什么那么小？

航母上的螺旋桨，绝对尺寸并不小，不过和一些巨型民用船舶、或者万吨级驱逐舰比起来，比例偏小，这倒也是事实。

为什么会偏小，分析一下，主要有两方面的原因。

其一，和巨型民用船舶相比，航母的螺旋桨，个头虽然很大、还是相形见绌。

作为海上的庞然大物，航母的螺旋桨，居然比民船小，这看起来很不合理，毕竟航母作为战舰一般需要30节左右的最大航速，民用船舶的最大航速20节足矣，但是各位注意到了吗，下图里的“企业”号航母，螺旋桨小一些、可是却有四个，民用船舶虽然巨大、螺旋桨也超大，但却只有一个！

四个桨一起推进，和一个桨叶推进，你说哪种情况下螺旋桨得造的更大？

说到这儿，可能各位会有疑问，航母可不可以也只用一个超大的螺旋桨呢，不能，因为航母的螺旋桨转速很高、远比民船的高，桨叶越大，受力越大，制造难度成倍提升，另一方面，桨叶越大，引起的空泡气蚀问题也越严重，此外单螺旋桨的可靠性、抗损性也很差，不适合战舰用。

其二，航母体积庞大，航速要求也高，然而螺旋桨的个头却并不是很夸张，这是由船舶的航行阻力特性决定的。

作为对照，满载排水量67000吨的“辽宁”号，螺旋桨的个头，居然和满载排水量7000吨的052C型驱逐舰相差不大，前者有四个，后者有两个，排水量相差十倍、螺旋桨数量却只差一倍，这是因为船舶的航行阻力，和排水量并不成正比，越大的船越沾光。

譬如说，辽宁号航空母舰的主机功率，只比052C大一倍多，却可以驱动67000吨的排水量，和排水量7000吨的驱逐舰并驾齐驱，相应的，螺旋桨也就用不着一堆堆十个、或者四个超大的那种，而是够用即可。

看完其它狂秀航母螺旋桨、却对“航母上的螺旋桨为什么那么小”说不出所以然的回答，炎黄军武的这篇解答，是不是更靠谱一些？

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航母上的螺旋桨为什么那么小？

在很多人的直觉中，航母非常巨大，是真正的海上巨无霸。事实上，美国目前最大的核动力航母排水量不超过11吨，这是个什么概念，这么说吧，民用的货轮分巴拿马级和好望角级。看名字就知道个大概，巴拿马级就是指那些能够通过巴拿马运河船闸的小型货轮，受到船闸长度、宽度、吃水深度的影响，新型巴拿马级船舶，排水量一般不超过8万吨。按这个标准，美国的大型航母无法通过巴拿马运河，但是我们的辽宁号如果甲板不超宽，是可以通过巴拿马运河的。

对比航母（上）与货船（下）螺旋桨

再说好望角级，超过苏伊士运河承载能力，无法在地中海和红海之间穿行，必须经过非洲南部好望角绕行的船只，理论上讲，苏伊士运河能够承载18万吨的船舶，好望角级应该是超过21万吨的船舶。实际上，人们把不能通过巴拿马运河的叫做好望角级，严格的说应该叫超巴拿马级。

如果给船舶分级的话，应该分为三种，一种是能够通过巴拿马的货船，属于小型船，排水量8万吨以下。第二类属于中型船，能通过苏伊士运河，不能通过巴拿马运河。排水量在8万-21万吨。大型船舶，无法通过苏伊士运河，只能绕行好望角的，排水量超过21万吨。

从上边的分析看楚，一般的民用船舶，排水量21万吨以上才称得上大型船舶，是辽宁号航母排水量的三倍。而目前航行在海上的大型游轮，最大的已经达到80万吨，一般在25万吨--40万吨。

航母上的螺旋桨看上去小，实际上并不小，只是在巨大船身对比下看上去不大。对比民用船，航母简直太小了，排水量在4万吨-10万吨。大型散货船一般排水量都比航母大几倍，螺旋桨比航母大也就不足为奇了。中国就能生产直径12米的船用螺旋桨。单个重量超过160吨。因为发动机设置问题，一般货船只配备一副螺旋桨，必须做的够大才行。

航母需要速度和灵活性，一般采用四螺旋桨推进，加上排水量比货船要小很多，尼米兹级CVN 77布什号航母螺旋桨直径只有6.4米，比大型船舶小得多。一艘航母有4个螺旋桨，每个螺旋桨有5片浆叶，每片桨叶的重量是30吨，大概估算螺旋桨的总重就达600吨。个头虽然比货船小，但是配备了4个螺旋桨，所产生的总推力远大于货船。

航母上的螺旋桨为什么那么小？

航母上的螺旋桨可是不小！之所以感觉小，那是在巨大的航母面前显得小！

螺旋桨是包括航母在内，所有带机械动力推进装置的船舶动力系统的终端部分，无论是常规航母还是核动力航母最终都是通过蒸汽让汽轮机转动，汽轮机的大轴与螺旋桨相连，汽轮机转动时带动螺旋桨转动，螺旋桨整个是在水面以下，螺旋桨转动时搅动水流，水流经螺旋桨叶面带来压强差产生推进力,也可以理解为螺旋桨将水向后推，而力是相互作用的，水流也对螺旋桨产生了一个反作用力，从而为航母带来动力。

理论上螺旋桨制造得越大，搅动水流时产生的动力就越大，但并不是所有的船舶都要安装大型螺旋桨，而是采用多大的螺旋桨和船舶自身的吨位息息相关。小船带一个大螺旋桨别说产生动力了，能不能让螺旋桨转动起来都是个问题，毕竟螺旋桨越大就越沉重，让其转动的力就越大，太大的螺旋桨小船上的动力系统根本提供不了足够的力使之转动。

像航空母舰这样吨位巨大的舰艇，需要的螺旋桨自然非常大，但航空母舰上面的动力系统可以产生足够的高温高压蒸汽去冲击汽轮机叶片，可以轻松把螺旋桨带动起来。那么航母的螺旋桨有多大呢？看看下图，这是尼米兹级航空母舰的螺旋桨，美国尼米兹级航母的螺旋桨直径6.4米，采用5片桨叶设计，每片桨叶的重量高达30吨，尼米兹级航空母舰有4个螺旋桨，仅仅螺旋桨部分的重量就高达600吨！

福特号航空母舰的排水量比后期的尼米兹级航母大1万吨左右，因此福特号航空母舰的螺旋桨直径也比尼米兹级略大一些，福特号航母的螺旋桨直径超过了7米！由此可见航母的螺旋桨无论是与人体相比还是和其他船舶的螺旋桨相比，都不能用“小”来形容，而是块头非常大！不过航空母舰并不是最大的船舶，目前货运船舶中有的排水量超过50万吨，这样的大船所用的螺旋桨自然比航母螺旋桨更大！

我国大连船用推进器厂为丹麦奥登希船厂制造的超大集装箱船用螺旋桨，直径接近9米，并且采用6片桨叶设计，重量也比尼米兹级航母螺旋桨更重！而目前世界上最大的螺旋桨是我国镇江中船瓦锡兰螺旋桨公司制造的直径12米级的船用螺旋桨，这种螺旋桨的高度超过12米，重量高达480吨，站在跟前就犹如一座大楼！