彭鑫乾 史云霄 于正陽(yáng) 丁亦捷

摘? 要：本文簡(jiǎn)要介紹了一種利用“翼地效應(yīng)”作為理論基礎(chǔ)的“地效飛行器”及發(fā)展，憑借其具備更大的載荷與極高的航行速度，結(jié)合了水面艦艇的運(yùn)載能力與飛機(jī)飛行速度的優(yōu)勢(shì)，使其能夠?qū)⒏辔镔Y快速運(yùn)至目標(biāo)區(qū)域，其超低空飛行的特點(diǎn)也帶來(lái)了極佳的隱身性能。同時(shí)提出了一種折疊翼地效飛行器在船塢登陸艦艇的幫助下，對(duì)目標(biāo)島域進(jìn)行人員、物資的兩棲快速投送，解決了現(xiàn)役傳統(tǒng)兩棲登陸裝備速度慢、載荷小、突防能力差等缺點(diǎn)，有效保障了人員與裝備物資的安全，大幅減小作戰(zhàn)損失。

關(guān)鍵詞：翼地效應(yīng)? 地效飛行器? 兩棲登陸? 人員與物資安全

中圖分類號(hào)：V249 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（c）-0006-03

Abstract： This paper briefly introduces a kind of wing effect aircraft based on the theory of wing effect and its development. With its greater payload and extremely high speed， combining the carrying capacity of surface ships with the advantages of aircraft speed， it is able to deliver more supplies to the target area quickly. Its ultra-low-altitude flight characteristics also bring excellent stealth performance. At the same time， a folding wing effect aircraft， with the help of the amphibious transport dock， is proposed for fast amphibious delivery of personnel and materials to the target island area. The invention solves the shortcomings of the traditional amphibious landing equipment in active service， such as slow speed， small load， poor penetration ability， etc.

Key Words： Wing-to-ground effect;Ground Effect vehicle;Amphibious landing; Personnel and material safety

1? 什么是地效飛行器

通常，當(dāng)飛機(jī)在飛離地面0.1～0.3倍翼展時(shí)，機(jī)翼與地面的空氣會(huì)被壓縮，導(dǎo)致兩者形成的空間內(nèi)壓強(qiáng)增大，為飛機(jī)帶來(lái)除了機(jī)翼所產(chǎn)生的升力額外的升力，從而將飛機(jī)托起，阻擋飛機(jī)受到重力的影響而下墜，這就是“翼地效應(yīng)”。此外，當(dāng)飛機(jī)在產(chǎn)生翼地效應(yīng)的同時(shí)，由于飛機(jī)機(jī)翼距離地面很近，機(jī)翼翼尖渦流產(chǎn)生的下洗氣流將會(huì)被擋住，從而減小由此引發(fā)的升力損失和誘導(dǎo)阻力，可獲得較高空中飛行時(shí)更高升阻比的現(xiàn)象，如圖1所示。

飛機(jī)在貼近地面飛行時(shí)，其升阻比L/D可表示為 ，式中L為升力，D為阻力，h為飛行高度，C表示機(jī)翼的弦長(zhǎng)，AR表示機(jī)翼的展弦比。

當(dāng)h/C越小，AR越大，升阻比L/D就越大，即使得有效展弦比加大，將獲得更大的升力和更小的阻力。因此，利用該原理即可設(shè)計(jì)出一種具備更大載荷以及更快飛行速度的地效飛行器。

但是在實(shí)際研究應(yīng)用過(guò)程中，由于地效飛行器所距離地面的高度有著嚴(yán)格的限制，距離地面高度過(guò)高將失去這一地面效應(yīng)，不再產(chǎn)生額外的升力，因此將意味著該地效飛行器只能貼近地面或者海面飛行。由于飛行過(guò)程中速度過(guò)快，在環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、障礙物較多、事故率較高的地面和內(nèi)陸運(yùn)河將不適合運(yùn)行該類高速飛行器。因此，較為寬闊的海面無(wú)疑成為了地效飛行器大展身手的舞臺(tái)，使得其同時(shí)具備艦船強(qiáng)大的運(yùn)載能力與飛機(jī)的速度。

地效飛行器在起飛前，運(yùn)行于海面處于排水航態(tài)，隨著航速的增加逐漸過(guò)渡到滑行狀態(tài)繼而進(jìn)入飛行狀態(tài)。在由海面向空中的過(guò)渡的過(guò)程中，由于受到海水給飛行器機(jī)體帶來(lái)的水動(dòng)阻力，這一阻力將遠(yuǎn)大于空氣阻力成為地效飛行器從水面起飛的主要障礙，隨著航速、滑行距離的增加，水動(dòng)阻力也隨之增大，在起飛速度的25%～50%期間，將達(dá)到最大值，這一值稱為“阻力峰”，一旦通過(guò)這個(gè)區(qū)域，氣動(dòng)力將主導(dǎo)飛行器飛行，水動(dòng)阻力逐漸減小，直到飛行器離開水面開始飛行。

2? 幾種地效飛行器的應(yīng)用與發(fā)展

人類歷史上第一代地效飛行器為蘇聯(lián)研制的前置導(dǎo)管推力動(dòng)力增升型地效飛行器（對(duì)外代號(hào)KM），其真正利用了地面效應(yīng)和動(dòng)力增升原理實(shí)現(xiàn)高速掠海飛行，與常規(guī)的艦艇相比，無(wú)需考慮水中障礙和雷區(qū)，可在沙灘、沼澤、冰地等地隨意起降，兼并了艦船強(qiáng)大的運(yùn)載能力與飛機(jī)的飛行速度。起飛質(zhì)量超過(guò)600t，速度超過(guò)500km/h，由安裝在頭部的8臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)向機(jī)翼下方噴射氣流實(shí)現(xiàn)動(dòng)力增升，從而使其快速離開水面進(jìn)入飛行狀態(tài)，當(dāng)飛行器起飛后便關(guān)閉頭部8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，僅依靠尾部的兩臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)維持飛行，巨大的尾翼為其提供操縱性和穩(wěn)定性。但是由于昂貴的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行時(shí)不斷吸入含有鹽分的海水后，導(dǎo)致其壽命大大減小。

為解決發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題以及考慮經(jīng)濟(jì)性，蘇聯(lián)研制了第二代的地效飛行器A-90，第二代地效飛行器A-90體積遠(yuǎn)小于第一代的飛行器KM，且僅采用一臺(tái)安裝在尾部的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供動(dòng)力，起飛質(zhì)量達(dá)到120t，據(jù)記載，A-90在1982年參加的軍事演習(xí)中完成了直線距離2650km的折返僅需要3.5h，展示了兩棲作戰(zhàn)前所未有的速度與效果。

與上文提及的利用機(jī)翼與地面壓縮氣流獲得額外升力的地效飛行器不同，氣墊船則是一種利用大型鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高壓氣流，通過(guò)管道送入船底空腔的氣室內(nèi)形成氣墊托起船體，由動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)船體貼近水面航行，并未完全離開水面，但也因此減小了船體受到的水動(dòng)阻力，從而獲得相對(duì)于艦船來(lái)說(shuō)更快的航行速度。地效飛行器與氣墊船有著本質(zhì)上相同的原理，前者是利用自然氣流進(jìn)行壓縮，后者是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)主動(dòng)吸入氣流壓縮。但氣墊船的航行速度通常在60～80km/h，無(wú)論是航行速度還是運(yùn)載能力均不及地效飛行器。因此，在兩棲登陸作戰(zhàn)、物資快速投送方面，地效飛行器所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)均是無(wú)可撼動(dòng)的。

3? 一種艦載折疊翼地效飛行器

現(xiàn)代傳統(tǒng)兩棲登陸作戰(zhàn)中，由于需要將大量的人員、裝甲等物資從海面上安全、快速地投送到目標(biāo)陸地，目前主要采用的方案為利用以“承載”為主要功能的大型船塢登陸艦艇將預(yù)先停放在船塢內(nèi)裝載著士兵和物資的氣墊船、兩棲登陸船、兩棲坦克等逐一在距離海岸線較近的位置進(jìn)行投放，但由于船塢登陸艦體形較大，登陸設(shè)備航行速度慢，在登陸過(guò)程中，容易成為敵方的打擊目標(biāo)，造成人員和裝備不必要的損失。因此，通過(guò)船塢登陸艦投放一種具備強(qiáng)大運(yùn)載能力與極高航速的艦載折疊翼地效飛行器進(jìn)行物資的快速投送，不妨是一種能夠大幅減小在兩棲登陸中人員與物資損失的解決辦法。

在實(shí)際海況中，由于地效飛行器的飛行高度極低，無(wú)法擺脫海浪對(duì)其產(chǎn)生的影響，為了降低該影響，充分保障飛行器在航行過(guò)程中的安全，因此將犧牲翼展作為代價(jià)，減小機(jī)翼與海浪的接觸率，同時(shí)也為了在有限的船塢登陸艦搭載空間下，能夠更好地將機(jī)翼折疊起來(lái)達(dá)到節(jié)省空間，從而搭載更多地效飛行器的效果。同時(shí)，由于地效飛行器以超低空的姿態(tài)高速飛行，將有效地避免敵方的雷達(dá)探測(cè)與火力打擊，真正實(shí)現(xiàn)“隱身”的功能，充分保障所運(yùn)載的士兵與物資的安全。從未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的角度審視地效飛行器的作戰(zhàn)效能，它將會(huì)成為一種“非對(duì)稱”的作戰(zhàn)平臺(tái)，能具備強(qiáng)大的隱身能力、突防能力、攻擊能力以及戰(zhàn)略威懾力。

4? 結(jié)語(yǔ)

地效飛行器是人類繼車輛、船舶、飛機(jī)之后又一偉大的交通運(yùn)輸新發(fā)明。由于翼地效應(yīng)使其擁有水面艦艇的強(qiáng)大運(yùn)載能力與空中飛機(jī)的飛行速度，在巡航狀態(tài)下地效飛行器的航行速度可達(dá)到高速氣墊船的3～5倍，是普通艦艇的10～15倍。其折疊機(jī)翼的設(shè)計(jì)將其大量搭載于兩棲船塢登陸艦艇中進(jìn)行遠(yuǎn)距離登陸投放，憑借其只能在距離海面0.1～0.3倍翼展高度下飛行的超低空優(yōu)勢(shì)，使其應(yīng)用在兩棲登陸時(shí)不容易被敵方雷達(dá)探測(cè)到，隱蔽性好，是一種理想的突擊登陸、遂行偵察、支援保障等工具，在未來(lái)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中將作為一種“非對(duì)稱”的武器威懾存在。同時(shí)，隨著飛行器控制系統(tǒng)、無(wú)人駕駛技術(shù)、新材料等領(lǐng)域的快速發(fā)展，將很好地對(duì)地效飛行器的研發(fā)制造障礙逐一克服，使其能夠更廣泛應(yīng)用于軍事作戰(zhàn)和民事領(lǐng)域。

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