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随着全球气候变暖,北冰洋海冰在夏季加速消融,北极通航有望实现。北极航行的相关工程问题愈发引起人们的关注,极地船舶冰阻力的合理设计正是关键问题之一。海冰在融冰期由于融化而表现出不同的物理和力学性质,获取准确的融冰期北冰洋海冰物理和力学工程参数已经成为极地船舶冰阻力设计的掣肘。本文基于中国北极科学考察期间开展的海冰厚度和密集度观测、海冰物理参数观测、海冰单轴压缩强度试验以及渤海海冰动摩擦系数相似试验,对北极夏季航行船舶冰阻力计算所需的融冰期北冰洋海冰物理和力学参数进行深入研究。融冰期北冰洋海冰厚度和密集度均随纬度的增加而增加,并且楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域海冰厚度分布近似服从正态分布。利用走航观测的海冰密集度对融冰期被动微波遥感海冰密集度进行比较,发现融池影响后者的精度,随着融池增多,被动微波遥感海冰密集度发生低估。2008～2016年融冰期北冰洋冰层温度为-2.7～-0.3℃,盐度为0.4‰～3.0‰,密度为601.6～903.2 kg/m3,卤水体积分数为 21.7‰～259.3‰空气体积分数为 34.4‰～380.3‰。以上各参数在楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域均未表现出显著的空间差异,而冰层温度和卤水体积分数在2008～2016年呈增加趋势。此外,晶体结构观测结果表明北冰洋海冰的生长模式以热力学生长为主。融冰期北冰洋海冰垂直冰面方向单轴压缩强度随应变速率的增加先增大后减小,随孔隙率的增加而减小;以应变速率和孔隙率为参数可以建立融冰期北冰洋海冰单轴压缩强度的参数化方程。将实测的各冰站冰层孔隙率剖面代入该方程可以得到相应冰层垂直冰面方向的单轴压缩强度,2010～2016年融冰期北冰洋冰层垂直冰面方向单轴压缩强度极大值为2.07～3.83 MPa。以极地船舶冰区航行时相对冰层表面的运动方向和相应的速度大小为试验条件开展海冰动摩擦系数的原位相似试验。结果发现海冰动摩擦系数与运动方向无关,但随速度的增加而增加。此外,气温和正压力也对海冰动摩擦系数产生影响。用试验数据对冰摩擦理论模型进行验证,发现速度-状态本构模型能够较好地评估海冰动摩擦系数。本文研究海域包括北极航道途经的楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域。为北极夏季航行设计船舶冰阻力提供科学依据,本文最后给出了融冰期以上海域船舶冰阻力计算所需的海冰物理和力学参数建议值。