進入21世紀以來，國家海洋權(quán)益之爭愈發(fā)尖銳，海洋正逐漸成為國家間軍事競爭的主戰(zhàn)場。船舶減阻技術(shù)可顯著降低燃料消耗，提高船舶航速，具有重要的經(jīng)濟和軍事價值，日益成為船舶領(lǐng)域的研究熱點。目前，各類減阻技術(shù)已在理論方面取得了長足的進展，并開始逐步走向?qū)嵱没?，美、俄、英、德、法、日等發(fā)達國家在這方面走在世界前列。

海洋中航行體在運行過程中需要克服三種阻力：一為興波阻力，即航行體因為自身運動引起水波而形成的阻力，改進航行器設(shè)計可以減少興波阻力；二為壓差阻力，即航行體運動時其頭部和尾部之間的壓力差而形成的阻力，其與航行體的流線型等有關(guān);三為摩擦阻力，即航行體運動時與周圍水流摩擦而形成的阻力，其與航行體和水的接觸面積及邊界層各水層之間的切應(yīng)力等有關(guān)。對于常規(guī)船舶，摩擦阻力約占阻力的50%;而對于水下運動的航行體如魚雷、潛艇等，該比例可高達70%。摩檫阻力是影響航行體速度和能耗的關(guān)鍵，減少摩擦阻力在整個海洋減阻領(lǐng)域中顯得尤為重要。目前水下減阻技術(shù)主要包括脊狀表面減阻、外形優(yōu)化減阻、超空泡減阻及低表面能減阻。

脊狀表面減阻技術(shù)起源于波浪狀沙丘、仿生學(xué)對鯊魚等魚類表皮的研究，通過在研究對象表面加工具有一定形狀尺寸的脊狀結(jié)構(gòu)，改變邊界層湍流結(jié)構(gòu)，大大降低流體阻力，實現(xiàn)減阻。根據(jù)脊狀結(jié)構(gòu)的分布規(guī)律與流體速度方向的不同，又分為隨行波表面減阻和溝槽表面減阻。

隨行波表面減阻（垂直流向）。受沙漠里被風(fēng)吹過后沙丘形狀的啟發(fā)，自19世紀70年代不斷有學(xué)者開始探索隨行波理論及隨行波減阻的可行性。該技術(shù)把物面沿流動方向加工成波紋狀(即壁面上相互平行的溝紋結(jié)構(gòu)與來流方向垂直)，波紋狀表面使得在一定的流動條件下，在波谷處能夠產(chǎn)生二次流動(渦流)。具有特定參數(shù)的隨行波可使波谷處的二次流動穩(wěn)定下來，使自由來流不與剛性物面直接接觸而只與二次流動接觸，就像在來流與物體表面間夾著一排滾柱，起到類似“滾動軸承”的作用，使流體與物體表面的滑動摩擦變成滾動摩擦，從而達到減阻的目的。

溝槽表面減阻。受鯊魚表皮上順流向溝槽結(jié)構(gòu)的啟示，自上世紀70年代起以NASA為代表的眾多科研機構(gòu)開始研究在航行體壁面形成與流動方向平行的溝槽結(jié)構(gòu)對湍流阻力的影響，并通過大量的理論和試驗研究多次證實溝槽結(jié)構(gòu)具有最大約8%的減阻效果，并先后提出了基于湍流相關(guān)結(jié)構(gòu)模型的“第二渦群”論和基于流體黏性理論的“突出高度”論等溝槽減阻機理。

外形優(yōu)化減阻技術(shù)是通過對航行體外形設(shè)計，增加順壓梯度部分(加速流段）的長度，使壁面邊界層盡可能長的保持為層流狀態(tài)，即延長層流段的長度來實現(xiàn)減阻的。近年來，荷蘭、日本、美國等進行了相關(guān)研究，經(jīng)過實船檢驗，提高了船舶在高速時的適航性，大幅減小了阻力。

外形優(yōu)化減阻高性能船包括動力支撐型、靜力支撐型、動/靜力混合支撐型。動力支撐型主要是提高航速包括滑行艇、水翼艇、氣墊船、地效翼船；靜力支撐型主要是改善耐波性，包括的游艇主要有高速雙體船、小水線面雙體船、穿浪船、深V型船；復(fù)合型主要釆用的方式有兩排水型和水翼的結(jié)合，主要有水翼雙體船、水翼三體船；排水型和氣墊的結(jié)合，主要有雙體氣墊船。

超空泡減阻技術(shù)是通過在航行體表面形成超空泡(即航行體周圍被氣體包裹)來實現(xiàn)大幅降低航行阻力。目前實現(xiàn)超空泡狀態(tài)的方式主要包括自然超空泡和通氣超空泡。蘇聯(lián)、美國、德國等國家開展了大量相關(guān)的研究工作，其中蘇聯(lián)研制成功的暴風(fēng)號水下火箭(速度高達90m/s-100m/s)是目前已知的唯一定型并裝備部隊的超空泡武器。

超空泡水面航行器。2011年8月，美國朱麗葉艦船系統(tǒng)公司得到美國海軍和專利局的解密許可，公開了世界上第一艘超空泡技術(shù)水面試驗艇“幽靈”號。它航行時在艇體濕表面和水之間形成一層氣泡膜，使摩擦阻力降低到與水完全接觸時的九百分之一，驗證了在小型艦艇上應(yīng)用超空泡技術(shù)的可行性。

超空泡水下航行器。美國國防先期研究計劃局正在同諾斯羅普·格魯曼公司開展“水下快車”（又稱“超高速水下運載器”或“超空泡潛艇”）項目的研究，旨在使用建模、仿真、試驗和測試等方法，研究與超空泡相關(guān)的物理現(xiàn)象，并將其應(yīng)用在水下裝備上，將最終完成一個用于海上演示驗證的無人裝置，該裝置可以在全部濕式環(huán)境下進行超空泡行動和自主機動，預(yù)計能夠達到時速100節(jié)。

疏水/超疏水涂層減阻技術(shù)是源于1990年研究人員對荷葉大量具有自清潔功能的植物體表研究，研究結(jié)果表明荷葉的特殊功能源于這類植物表面覆有的特殊蠟質(zhì)層的非光滑凸起作用。疏水/超疏水涂層減阻技術(shù)是在此基礎(chǔ)上一種新興的減阻技術(shù)，并迅速成為全球的研究熱點，主要走集中在理論和基礎(chǔ)研究方面，近年來各種超疏水涂層層出不窮，但在大規(guī)模應(yīng)用方面尚未成氣候。

其中，美國橡樹嶺國家重點實驗室更是其中的佼佼者。近十年來他們獲得了能源部和國防部的資助，一直致力于基于超疏水表面的自清潔納米涂層的研究，并已擁有多項專利。2015年美國橡樹嶺國家實驗室的研究人員通過一體化設(shè)計開發(fā)的這種新型多功能玻璃涂層，接觸角達到155°-165°，能同時滿足減反射、超疏水、環(huán)境穩(wěn)定性以及自清潔功能。