地效飛機

地效飛機是藉助於地面效應原理，貼近水面（或地面）實現高速航行的運載工具。與相同排水量的船艇相比，由於它在巡航飛行階段不與水面直接接觸，從而大大減少了航行阻力，提高了巡航速度；與常規的飛行器相比，它的載運重量又遠遠高於同級的飛機。

因而地效飛行器將飛機空中飛行的高速性和海上艦船的高承載性的優點完美地結合到一起，在水天之際占據了超低空和掠海面的飛行空檔。

基本介紹

• 中文名：地效飛機
• 原理：地面效應
• 套用：軍事上套用前景十分廣闊
• 獨特性能：高承載性與高速性

地效飛機原理

地效飛機是利用地面效應提供支承力而飛行的運載工具。它的外形同水上飛機有些相似，機翼面積很大，由於貼近地面（或水面）飛行，機翼下表面形成氣流的“堵塞”，使機翼升力增加，誘導阻力減小，因而大大提高機翼的升阻比，這一現象稱為地面效應。與普通飛機（包括水上飛機）相比，地效飛機具有升力大，有效載荷多，節省燃料和航程遠等特點；與高速海上交通工具氣墊船相比，其遠航性能和巡航速度都更為優越。地效飛機是介於船和普通飛機之間的新型水上快速交通工具。1935年芬蘭人T.J.卡里奧研製成第一架地效飛機，自50年代末期開始，前蘇聯就開始研製大型軍用地效飛機，已裝備部隊使用，已公布的型號有：140噸級的A·90·150“小鷹”（Eaglet）,400噸級的“雞鷂”（Hen—harrier）和20噸級的“雌鴨”（Duck）以及眾多中小型的民用地效飛機。

地效飛機套用

許多軍事家預言，地效飛機將成為現代立體戰爭的組成部分，在軍事上套用前景十分廣闊，如可用於登入運輸，反潛和布雷等任務。同時民用方面使用前景也十分廣闊，如可用於海上和內河快速運輸，海情偵察，水上救生等。1991年9月，俄羅斯首次公布了保密十幾年的A.90.150“小鷹”實用型地效飛機，該機通常在距水面3.5—14米高度上飛行，速度可達556千米/小時。圖為“小鷹”地效飛機正在巡航飛行，此時機頭兩側 升力發動機噴口轉平，參加巡航動力系統工作。因其被一種柔和之力托起，又被稱為“上帝之手”。

地面效應發現

早在航空業發展初期，飛行員們就發現飛機（尤其是小展弦比、下單翼、寬翼展飛機）在著陸過程中，當飛行高度與飛機翼弦長度相近時，會出現一種附加升力，使飛機突然感到飄飄然，不太容易完成著陸，這就是所謂的地面效應作用。

最初，人們在發現這種現象時，並不明白這種附加升力的特性，也沒有去專門研究如何套用這種附加升力，只是簡單地給它起了一個“空氣墊”的名字。直到出現誘導阻力理論後，人們才弄清楚這種現象的實質，對其進行了更科學的分類，並冠之以“鄰近地面效應”，亦稱“地面效應”或“地屏效應”，簡稱“地效”。

所謂的地面效應是飛行器由於地面或水面干擾的存在，飛行器升力面（通常指機翼）的下洗作用受到阻擋，使地面或水面與飛行器升力面之間的氣流受到壓縮，即機翼下面的壓力升高，因而增大了機翼升力，同時減少阻力（即機翼誘導阻力因氣流流過的條件改變而減小）的二種空氣動力特性。

製造地效飛機

後來，人們在不斷的認識過程中，研製出了一種利用地面效應提供的支承力而飛行的飛行器，與氣墊船不同的是，它必須有前進速度才能產生地效作用，所以也稱作動力氣墊地效翼船（艇）。地效飛行器曾被稱作“兩不象”：如果說它是飛機，它卻不需要機場起降，而且能象船一樣在水上航行；如果說它是船，它卻又能象飛機一樣飛行。人類是從發現地面效應現象，轉而考慮如何套用這種附加升力的。從1897年法國人最早進行地面效應飛行試驗至今，人類對地效飛行器的理論研究和實踐試驗已有了上百年的歷史。不過因種種因素的制約，很多國家在該領域所取得的成就遠不如在水上和空中運載工具方面那么明顯，在這方面獨領風騷的是俄羅斯。俄羅斯的專家們經過幾十年艱苦不斷的努力，已經解決了地效飛行器的空氣動力學、結構強度、安全性和使用可靠性問題及其相應的結構材料、發動機和機載設備的保障問題，並成功地研製出不少最近幾年才被逐漸披露的具有各種用途的地效飛行器，使世人對地效飛行器的性能特點有了更加全面的了解，同時也引起許多經濟已開發國家的廣泛興趣。

獨特性能

高承載性與高速性

地效飛行器的載運量可達自重的50%，而著名的波音747飛機載運量僅為其自重的20%；它可完全脫離水面或地面航行，需要克服的阻力只有水的1/800，因此其飛行速度比一般船艇速度高9-14倍，比大多數高速船也快2-4倍。

高運輸經濟性

與飛機相比，客運地效飛行器單位公里耗油量基本上與現代先進飛機相當，但它卻不象飛機必須從投資大的機場跑道起降，而自身具有一定的爬坡登岸能允與船艇相比，貨運地效飛行器每千克負載以500公里/小時的航速運送5000公里的運輸費用僅相當於常規船舶以40公里/小時航速的運輸花費，即0.3—0.4美元而比900公里/小時速度的飛機的運輸費要少一半還多。

多航態營運特性

地效飛行器一般都具有低速排水航行、中速氣墊狀態航行和高速離水航行等特性。

高耐波性與適航性

由於地效飛行器採用動力氣墊增升等技術，大多都能在3級海情下順利起降，在浪高小於3米時穩定安全地巡航航行。

兩棲性地效飛行器不僅可在水面、冰面、雪地上低空掠行，且具有一定的爬坡、登岸能力，它不受航道環境和碼頭條件限制，可以快速將人員和貨物運往灘頭。

良好的隱蔽性和突防能力

地效飛行器通常都是貼水面或地面高速掠行，所以一般都處在敵雷達盲區內，很難被發現。即使被發現，它也能規避敵艦載或陸基防空武器的攔截，突防能力很強。

較強的作戰能力

地效飛行器比現有的飛彈快艇速度要快、機動性要好，可利用其高速性和突防能力對敵艦進行有效的攻擊，而敵人的水雷、魚雷不會對其構成威脅。

多用途性

在軍事領域，地效飛行器除可用於攻擊敵艦艇及實施登入作戰外，也可用於執行運送武器裝備、快速布雷、掃雷等任務，還可為海軍部隊提供緊急醫療救護。在民用領域，地效飛行器不僅可用於客、貨運輸，還可用於資源勘探、搜尋救援、旅遊觀光、遠洋漁船和鑽井平台換員運輸、通信保障與郵遞等。

技術障礙

儘管地效飛行器使用前景廣闊，但至今發展尚有不少技術障礙。

首先是地效飛行器設計理論還不成熟。與常規飛機設計不同，這種飛行器由於在飛行中，不僅受地面效應影響，還會受到海情、浪高的許多隨機因素的影響，在整個航行過程中大都處於非定常飛行狀態，空氣動力原理十分複雜，特別對飛行器操穩特性的控制和操縱面的設計帶來很大的難度，因此這種飛行器的設計大量依靠風洞試驗和水面實際試航，不僅費時費錢，還很難得到一般規律。 此外，這種飛行器要經常從水面進入大氣，又要從大氣進入水面，這兩種介質的交替使用會給機體造成特別大的衝擊載荷（就像我們在跳水時不小心可能受“水拍”一樣），並使飛行器的氣動力受到強烈擾動，造成翻轉、強烈顛簸，嚴重的會破壞機體結構折斷機翼、機身等。

未來發展

地效飛行器的發動機設計也必須給予特別的考慮，因為它使用的介質既不是純空氣，也不是純水流，而是含有大量水氣的空氣，在貼海飛行時會吸入浪花，在貼地飛行時會吸入地面碎石和雜物。

飛行器的選材也是一大難題，既要能經受海面的衝擊和振動，又要能耐海水的腐蝕既要足夠的結實，又不能太重，還應有更好的耐應力疲勞性能。

正是存在以上許多未知或不定的對安全性和舒適性有很大威脅的因素，給地效飛行器的設計帶來了很大的挑戰，但可以深信隨著現代科學技術的飛速發展，以上問題必將一一得到解決。