潜艇凭借优良的隐蔽性成为各国海军最重要的水下威慑力量。潜艇在水下发生破舱进水、卡舵等紧急事故时,通过吹除压载水舱实施应急上浮是保障其生存的有效手段。潜艇应急上浮是一个强机动非线性过程,稍有操作不慎就面临过度横倾等危险。因此,对潜艇应急上浮横倾特性的研究是解决潜艇应急上浮安全性的基础工作。本文针对这一问题进行了较全面的模型试验和数值计算研究,并探讨了抑制过度横倾的操舵策略。首先,根据模型试验相似理论设计了一种包含透水区域的潜艇模型,实现了上层建筑透水容积属性和吹除载荷的等效设计。基于孔口出流理论提出了流水孔的流量相似设计方法,保证了水下稳性高和水面稳性高同时满足几何相似。并建立了一套可靠的潜艇应急上浮模型试验技术方案,使得模型试验能等效比拟假想实艇应急上浮全过程的运动特性。通过开展模型试验深入分析了初始航速、升降舵角等因素对潜艇应急上浮横倾特性的影响。试验表明即使在左右舷对称的均衡条件下实施应急上浮,潜艇在某些临界条件下也会发生大于30°的过度横倾,并伴随明显的摇艏运动。基于姿态角时历曲线分析了横倾与摇艏之间的耦合效应,指出十字舵潜艇发生过度横倾的根源在于艏向角偏差导致的漂角增大。并进一步提出通过控制十字舵潜艇的艏向角可有效避免过度横倾。其次,基于RANS方程建立了潜艇六自由度应急上浮运动数值计算方法,并提出了瓶颈稳度值概念来衡量潜艇的出水稳性。数值计算与试验结果的预报偏差在10%以内,验证了该数值计算方法的可靠性。提出了基于条件判定的S面控制方法用于艏向控制。艏向角被限制在0.2°范围内,对应的最大横倾角仅2°,相比于无艏向控制下的横倾幅值减小了96%。同时验证了在自航模和全尺度模型下控制艏向的有效性。受螺旋桨扭矩影响,控制艏向条件下的最大横倾角略有增长,达到13°,使横倾幅值减小了70%。最后,结合模型试验和数值计算两种手段探讨了纵向吹除位置、初始稳性高、初始潜深、流水孔封闭状态、X舵布置等因素对潜艇应急上浮横倾特性的影响。分析表明前四种因素对横倾幅值的影响呈单调特性,而纵倾不稳定成为影响X舵潜艇模型横倾幅值的关键因素。并指出X舵模型应优先控制纵倾来减小横倾角,而十字舵应优先控制艏向来抑制过度横倾。此外,通过多种非均衡状态下的数值计算,分析了X舵应避免简单的非对称操舵方式,而十字舵通过控制艏向可对7°范围内的横倾角进行有效挽回。