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水翼是水翼艇的重要組成部件。翼航時水翼結構支撐著艇的全部重量，在波浪中還會受到附加脈動載荷的作用，出水時又遭到波浪的嚴重沖擊，而水翼的結構形式和和重量受到總體性能的限制，因此水翼強度成為水翼結構設計中一個突出的問題。某公司水翼客艇先后出現水翼裂紋，為了發展水翼技術，提高水翼結構設計水平，有必要對水翼在波浪中的實際強度進行測試和研究。

現對兩艘單水翼艇實艇水翼進行應力測試，完整地獲得了該水翼的起飛應力、靜水工作應力、波浪脈動應力和瞬態沖擊應力，為水翼結構設計和強度研究提供了較有價值的實測資料。

試驗概況

兩艘測試艇編號分別為1號和2號。艇的排水量約40t，靜水*大航速為54kn。在2-3級浪中，艇的巡航速度約40kn。水翼為淺浸式割劃水翼，可收放。

兩艘艇進行了靜水試驗和波浪試驗。在靜水試驗中測量了水翼的起飛-翼航-著水的應力過程，測量了二級浪和三級浪中翼航時水翼的工作應力。

1號艇布置了6個測點，2號艇布置了14個測點。應變片粘貼于葉背處，每點貼兩片；一片沿展長方向，另一片沿弦長方向；前者是工作片，后者為補償片。水翼彎曲時，記錄的應力比實際應力放大了（1+μ）倍。

對應變片和導線采取了有效的保護措施。經過一個半月的水下作業，和20多個小時的航行沖刷，應變片和導線保持完好，絕緣電阻在50MΩ以上。

靜水應力

由艇在靜水中起飛-翼航-著水過程中的水翼應力記錄曲線可見，在起飛過程中，水翼應力逐漸上升，當轉速達到1850r/min時，應力達到*大值。著水過程則相反，應力從*大值回到零。記錄曲線有些波動，這是因為水面有小的起伏，而淺浸式水翼接近自由液面，來流的很小變化也會使升力受到影響。

主水翼靜水應力給出了應用框架理論獲得的主水翼應力分布曲線和*大試驗值。在跨距中點*大試驗值為100.8MPa，計算值為107.4MPa，實測應力與計算應力較為吻合。在中間支柱處，*大試驗值為125.2MPa，計算值為136.1MPa，計算值比試驗值高8.7%。由此可見，水翼在靜水中的工作應力*可用框架理論進行計算，其誤差小于10%，且偏于安全。

波浪應力

當艇在波浪中航行時，水翼應力發生不規則變化。從二級浪中水翼應力記錄曲線可看出，水翼在波浪中應力由穩定的靜態應力和波浪脈動應力兩部分組成，前者由穩定升力產生，后者由脈動升力產生。根據試驗結果，該艇*大應力出現在靠近中間支柱的主水翼剖面，其值為120.5MPa，其中穩定部分的應力為85.8MPa，*大脈動應力為34.7MPa。在二級浪中，水翼的應力與靜水試驗應力非常接近，這種情況可作如下解釋：該艇靜水試驗時，航速為54Kn（*高航速），在二級浪中試航速度為40Kn（巡航速度），航速降低了26%，而單水翼艇的水翼負荷隨著航速的降低而減小，則水翼的穩定應力減小，因此，雖然波浪附加應力增加了，但總應力仍保持原來的應力水平。

水翼的波浪脈動應力變化頻率為30-200Hz，脈動應力的*大半幅值約占穩定應力的40%，水翼的疲勞損傷主要是由這種變化應力引起的。設計時需根據艇的使用海區波浪條件和使用年限對水翼結構進行疲勞強度的校核。

波浪沖擊應力

在三級浪中，水翼應力除了不規則變化分量外，還出現因水翼出水而產生的嚴重的沖擊應力。從三級浪中水翼應力記錄曲線可看出，在13min的記錄紙上，出現了41次沖擊，平均3.2次/min。沖擊最頻繁的區域，相鄰兩次沖擊的時間間隔為2s。沖擊應力增長時間為0.01-0.02s。當應力達到*大值后隨即成為自由衰減振動，頻率約40HZ。振動6-8次后*衰減，間隔2-30s后繼而進行第二次沖擊。靠近中間支柱處，測得沖擊時*大應力為-177.6MPa，是在靜水高速航行時*大應力的1.42倍，比艇在二級浪中以巡航速度航行時高出47%。

結論

1.1號和2號艇在二級浪中以巡航速度航行實測表明，水翼應力由穩定應力和波浪脈動應力兩部分組成，總應力與艇在靜水中以*高速度航行時的應力水平基本相同。此時應力水平不高，不會對強度造成威脅。但由于存在脈動應力（約占30%），且在艇使用期內經常會遇到這種海況，因而可能產生累積疲勞損傷。

2. 兩艇在三級浪中水翼經常出水，水翼結構受到波浪嚴重沖擊，*大應力為靜水航行時的1.5倍左右。因此，必須在這種航行條件下對水翼結構強度進行校核。

3. 可按框架模型對水翼在靜水航行時的工作應力進行計算，誤差小于10%。