(科普贴)地效飞行器

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地效飞行器也称作翼地效应机,是一种利用翼地效应飞行的飞行器。地效飞行器主要在地效区飞行,也就是贴近地面、水面飞行。在1980年代,前苏联实验的喷射推进的Ekranoplan就是地效飞行器,极限飞行重量可以达1000公吨,还在冷战时期的隐密情况下测试,被美国称为里海怪物。

地效 地效飞行器

飞行器(Ground effect in aircraft)是介于飞机、舰船和气垫船之间的一种新型高速飞行器。与普通飞机不同的是,地效飞行器主要在地效区飞行,也就是贴近地面、水面飞行,而飞机主要在地效区以外飞行;与气垫船不同的是,气垫船靠自身动力产生气垫,而地效飞行器靠地面效应产生气垫。 翼地效应机,也称作地效飞行器,是一种利用翼地效应飞行的飞行器,是结合了普通飞机与气垫船两者特点的飞行器。在1980年代,前苏联实验了喷射推进的Ekranoplan,就是这样的飞机,极限飞行重量可以达1000公吨,还在冷战时期的隐密情况下测试,被美国称为里海怪物。大部份翼地效应机都被设计为在水面上运作,因为水面比地面平滑和少障碍物,不单危险度较少,而且在不运作的时候,还可以利用水面浮力来承受机体重量。在起飞时亦较为简单。物理学家Stanley Hooker提出了非常巨型,全重2000公吨的概念翼地效应机。此机可以搭载超过1000个乘客高速往返目的地而价钱又便宜。气垫船亦经常被称为是翼地效应机或地效机,实际上这是错误的。


(科普贴)地效飞行器

航速快、承 地效飞行器

载量大、隐形效果好、适航性优异,能贴近地面或海面、沙漠或沼泽表面飞行,可以利用雷达的盲区,悄无声息地快速接近目标,用于突击登陆,能够轻易越过岸边反登陆障碍物和地雷

编辑本段飞行原理

当运动的飞 地效飞行器

行器贴近地面或水面飞行时,气流流过机翼后会向后下方流动,这时地面或者水面将产生一股反作用力,当它在距离水面等于或小于1/2翼展的高度上飞行时,整个机体的上下压力差增大,升力会陡然增加,阻力减小,阻挡飞行器机翼下坠。这种可以使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高升阻比的物理现象,被科学家称为地面效应,并由此开辟了地效飞行技术。

编辑本段优点介绍

速度快

由于它在水上飞行,它的航速是普通舰艇的10倍甚至10倍以上,是气垫船的3倍以上。

安全性高

地效飞行器在距离水面1~6米的高度低空飞行,一旦出现紧急情况,可随时在水面降落。在军事上它可以利用对方探测雷达的盲区,对方很难发现,躲避对方舰载和防空火力的攻击。

抗浪性

小型机可抗浪1米左右,中型机可抗3米左右的浪,大型机对5米的浪也无需过虑。在陆地上,它可以轻易飞越沙漠、沼泽、雪地,必要时还可飞到几十米乃至上千米的高度。

设计与制造费用均比飞机低

售价约为同级飞机的50%~60%,比购买一架飞机或一艘军舰的效费比高得多。另外,地效飞行器利用襟翼,能自如地倒退、悬停,以及垂直起降,在军事上运用地 地效飞行器

效飞行器进行登陆、机降和反潜作战,都将是十分有效的手段。

地效飞行器用途广泛

在军事领域,地效飞行器除可用于攻击敌舰艇及实施登陆作战外,也可用于执行运送武器装备、快速布雷、扫雷等任务,还可为海军部队提供紧急医疗救护。在民用领域,地效飞行器不仅可用于客、货运输,还可用于资源勘探、搜索救援、旅游观光、远洋渔船和钻井平台换员运输、通信保障与邮递等,用于跨海洋运输有较好的经济性和安全性。有人预言,地效飞行器的出现,将引起21世纪海上交通运输的革命。 尽管地效飞行器使用前景广阔,但至今发展尚有不少技术障碍。

编辑本段军事功用

机动性能好,直接突击上陆

地效飞机良好的机动性能体现在它的通用性和两栖性。地效飞机速度比一般舰船高10-15倍,比大多数高速舰艇也快3-5倍。因其在巡航飞行阶段不与水面直接接触,从而大大减少了航行时的阻力,提高了机动性能。它能根据需要灵活调节飞行高度、速度,顺利越过专为登陆艇、气垫船设置的垂直障碍,而且还不受海区、海岸和复杂地形的限制,较好地解决一般排水型登陆艇对登陆场地条件要求高,无法直接输送登陆兵上陆的问题;解决登陆兵需要在近岸换乘展开,徒步涉水穿越海滩,形成攻击战斗队形时易造成较大伤亡的问题。登陆兵搭载地效飞机,可以在任何地点、时间和相对复杂的地形条件下,从对方火力范围以外,超越常规登陆作战的换乘展开地区,置水中、地面各种障碍于不顾,高速度冲向敌阵,直接突击上陆,对敌岸发起攻击。如俄军"奥兰"地效飞机巡航时速为450-550公里,能在3.2-1.5米浪高的海况下起飞和降落,运送400-850名士兵和数辆坦克。但是,如果定位于抢滩登陆,地效飞行器虽有高速优势,正因如此,必须将满是舰船的滩头腾出大片水面用以降落。因此,直接突击上陆仍有一定限制。

隐蔽性能好,突防能力强

地效飞机综合了舰船和飞机两者的优点,集高速性、隐蔽性和攻击性于一身,既能高速掠海飞行,又能有效利用雷达盲区,神出鬼没,使对方难觅足迹;既可在水中机动,从水中、水上发起攻击,也可贴海飞行,实施精确打击。这种得天独厚的优势和强大的突防能力远非一般作战舰船和飞机所能相比。由于其体积小、操作灵活、机动性能好、不易被敌发现,在登陆作战发起之前,地效飞机可运载侦察、袭击、特种分队,利用不良天气隐蔽地实施秘密机动,完成各种战术任务。

载重量大,保障效率高

与普通飞机相比,地效飞机的载重量大得惊人,从而填补了海上和空中运输器之间的空白。地效飞机一次可迅速输送100至1000名士兵及数辆坦克,使一艘登陆艇望尘莫及。以美国正在研制的地效航空母机为例,它的大小相当于一艘驱逐舰,可载货405吨,一次可运载400名士兵,16架直升机,几十辆汽车和火炮。满载巡航半径约6350公里,最大巡航时速为470公里。由于地效飞机的特殊性能,使之具备了在没有港口、码头的情况下都能自由进出,快速装载物资的特点,而且由于其甲板宽阔,载重量大,运输效率高,所以除能完成两栖任务外,还可充分发挥其优长,用于各种作战物资、人员的前输后送,进行快速保障。搭载特种侦察分队,利用夜暗和不良天气秘密渗透到敌障碍区附近,对敌岸防御部署进行侦察、破坏,为空袭作战引导目标。

水中工兵,排除障碍

由于地效飞机的速度快、载重量大等特性完全适应现代登陆作战的要求和未来运输工具的发展趋势。著名的波音747飞机载重量仅为其自重的20%,而地效飞机的载运量可达自重的50%。地效飞机可携带大量的反水雷系统和工兵分队,既可排除水中障碍物,也可越过水雷障碍区,直接进至水际滩头障碍区开辟通路。在水中航行时,对水的压强小,不会受较少音响雷、水压雷、磁雷、锚雷等爆炸性障碍物的伤害,具有超吃水、静水快速好、水下物理场小、对水下爆炸不敏感等特点,即使水雷爆炸,由于地效飞机因其自身具有减压和防暴作用,受损程度也会比其他排水型舰艇小得多,以便其进入复杂雷区排除水中各种障碍物。

巡航速度高,快速奔袭作战

普通舰艇的航速一般在30节左右,气垫船为40-140节,地效飞机则高达100-320节。飞行时,它完全脱离水面,航速可与直升机比美。如目前,俄军装备的“里海怪物”地效飞机,装备10台发动机,巡航高度10米,速度达400千米/小时,可搭载500名士兵进行低空飞行、水上滑行,越过沙丘、沼泽地等执行搜索潜艇、运送装备等任务,可奔袭数千千米。

适航性能好,登陆作战多面手

未来地效飞机将综合运用各种隐形技术,降低雷达、红外、声、光、电磁等物理信号特征,并应用更为先进的综合电力超导推进系统,消除噪声、降低红外辐射,从而大大提高地效飞机的隐形能力、快速机动能力、突防能力;将装备对空、对海、对地武器装备,实施动中打击;具有停靠、倒退、垂直起降等多种功能,配备导弹后,可实施全方位快速攻击。由于地效飞机具有上述特点,因此在未来战争中,它将被广泛用于登陆、机降、运输补给、反舰作战、反潜作战、扫雷布雷、侦察巡逻。既可在水面和陆地上起飞、降落,也可在浪高1.5米以下水面稳定疾飞,飞越一般地面交通物障,越过沙漠、沼泽、江河、雪地。既能掠海和掠江河湖面飞行,也可在水面上滑行,也能在地面、冰面或雪面上进行低空飞行。

编辑本段救援用途

地效飞行器可用干海上救援,能够快速反应,及时到达出事地点,而且能够在水上降落、展开救生。俄罗斯在建的“救生者”海上救护地效飞行器卜,装有全套医疗设备如手术室、康复室及烧伤中心,可设150张病床、载500名轻伤员,或承载700-800人等待援助。此外,地效飞行器还可用于海上搜索和反潜作战,其搜索效率远远超过其他任何海上飞行器。

编辑本段苏联始祖


"里海怪物"特写(20张) 俄罗斯研制了秘密地效飞行器“里海怪物” 。 美国间谍飞机早在80年代初就已经在苏联的上空注意到地面上有一个奇怪的飞行体,它以令人不能置信的速度,在任何雷达都探测不到的低空飞行于里海之上。美国军事专家给这个飞行体起了一个名字“里海怪物”。 俄罗斯把这种飞行体称为“地效飞行器”或“地屏飞行器”。从结构上说它是飞机,但却贴着地面。它利用地面效应,在机体下形成一个空气卷筒,它随着飞机运动。通过三角形的相应承载面,这种效应更为加强。由于在“空气卷”上的没有行作用,在起飞重量相同的条件下,移动的效率比常规飞机高出足足40%。巨大的喷气发动机在前头将吸入的空气斜射到支承面下,从而加强这种飞行器的作用。真正的飞行是依靠装在尾部的其他发动机实现的。 “地效飞行器”不仅能够在水面上飞行、随地降落和重新起飞,而且能够越过结冰的苔原。它不受波浪,潮汐甚至地雷区的干扰。俄罗斯已经造出了多种型号,不仅能够在10米高度上运动。而且在需要时可以达到3000米以上高空。 “地效飞行器”装备载有核弹头的巡航导弹或者火箭。“里海怪物”航程7500千米,能够以800千米的时速将850名士兵运送到世界各地,而且不会被任何雷达发现。德国联邦情报局早在1975年已经知道,有一种型号的“里海怪物”起飞重量500吨。翼展50米,能够加载约200吨。为了证明目前建造民间救援用的“地效飞行器”是可信的,人们展示了至今无人看过的、严格保密的演飞影片。 俄罗斯研制的这种民用“地效飞行器”本来也是为军事目的而建造的,但上方的火箭管和内部装的军用仪器已被取消了。这种飞行器的军用仪器也被取消了。这种飞行器足有100米长,尾翼有足球场那么宽,它的总重量要达到400吨。推进器是八部喷气发动机,这是俄罗斯飞机制造工业所能够提供的最大喷气发动机。

俄重启“里海怪物”项目,用于装备强力部门

据俄罗斯国际文传电讯社2010年7月15日报道,俄阿列克谢耶夫中央设计局将于近期重新启动“里海怪物”地效飞行器的研制与测试工作。该设计局质量部门负责人叶甫盖尼·梅列什科透露,俄政府已下令恢复开发这种独特的飞行器,用于装备俄强力部门。 梅列什科介绍称,在2010-2011年间将主要进行设计工作,从2012年起降进入更为细致的第二阶段——期间将开始试验工作并建造一艘“足够庞大的飞行器”。在此过程中,阿列克谢耶夫中央设计局的大部分专家都将加入到“里海怪物”地效飞行器的研制工作中。 前苏联于1957年启动地效飞行器的研制工作,该项目在90年代初被终止。在这段时期内,前苏联总共建造了约30架地效飞行器。这种飞行器主要利用“翼地效应”实现高速飞行。所谓“翼地效应”是指飞行器在低高度飞行以及在起飞和着陆过程中地面产生出一种使机翼诱导阻力减少、升阻比增加,飞机升力显著提高的效应。大量风洞试验证明,当机翼距地面高度为机翼长的15%时,地面效应最明显,机翼的升阻比可提高30%以上,这一区域被称为地效区。在地效区飞行的飞行器就像被一股神秘的力量柔和地托起。与气垫船和其他在水面上航行的船舶不同的是,“地效飞行器”可达到很高的飞行速度——超过250节。 阿列克谢耶夫中央设计局曾于上世纪60年代开发出一种实验型的地效飞行器并在里海上进行了测试,而这种飞行器就是西方情报机构所称的里海怪物”。当时建造的飞行器翼展为37.6米,长约100米,最大起飞重量544吨,载重量约200吨。不过,由于在1980年遭遇到一场严重事故,导致当局最终决定放弃该项计划。 前苏联还曾研制出过一种被称为“鹞”的地效导弹艇(只建造过一艘,上世纪90年代从黑海舰队退役)。其背部安装有6个斜置的SS-N-22反舰导弹发射筒,垂直尾翼上装有大型雷达天线罩,不仅可以攻击航母等大型水面舰艇,还可直接打击敌方岸基重要目标。 军事专家们指出,地效飞行器有水面、地效区和高空多种航行方式选择,其使用灵活,速度快、续航时间长,非常适合执行反潜、防空、扫雷和布雷等多种任务。 除此之外,地效翼艇还具有良好的操作性,它的方向控制性和运动稳定性比飞机好,驾驶员无需特殊培训,维修保养也比飞机简单方便。特别是由于地效翼艇在地效区飞行时升阻比高,在同样的载重量和飞行速度时,耗油量比普通飞机要低30%以上,经济性好、航程远。 里海怪物里海怪物(Ekranoplan或“Kaspian Monster”,俄语:Экраноплан),原苏联阿列克谢耶夫中央设计局利用翼地效应设计的地效飞行器。 20世纪八十年代,美国间谍卫星在对前苏联里海军事基地的一次照像侦察中,发现他们正在秘密试航一种既像飞机又像船的怪东西,与水上飞机不同的是它几乎贴着水面高速航行。西方给它起了个名字——“里海怪物”。冷战结束后大批资料解密,事情真相大白。原来前苏联这种秘密研制的“里海怪物”是一种地效翼艇。所谓“地效”是地面效应的简称,指飞行器在低高度飞行以及在起飞和着陆过程中地面产生出一种使机翼诱导阻力减少、升阻比增加,飞机升力显著提高的效应。大量风洞试验证明,当机翼距地面高度为机翼长的15%时,地面效应最明显,机翼的升阻比可提高30%以上,这一区域被称为地效区。在地效区飞行的飞行器就像被一股神秘的力量柔和地托起,所以有人戏称“地面效应”为“上帝之手”。 “里海怪物”航程7500千米,能够以800千米的时速将850名士兵运送到世界各地,而且不会被任何雷达发现。德国联邦情报局早在1975年已经知道,有一种型号的“里海怪物”起飞重量500号。翼展50米,能够加载约200吨。

编辑本段中国制造

中国地效飞行器之父是毕业于清华大学的李绪鄂。 1998年在我国地效翼艇的发展上是有历史意义的一年。这一年的上半年,“信天翁”3型(XTW-3)12座掠海地效翼艇在广西北海港外海域继续进行海上试验试航。下半年DXF100型15座地效飞行器(艇)在湖北荆门漳河水库,由中国科技开发院召开新闻发布会时进行了水上掠航演示。12月,“天鹅”号(751型)15座动力气垫地效翼船(艇)在上海淀山湖上海船舶工业公司举办的新闻发布会时也进行了水上掠航演示,同时宣布已通过系列试验及中国船舶工业总公司的验收。更可喜的是,中国船舶工业总公司组织中国船舶科学研究中心研制的“信天翁”4型20座铝合金掠海地效翼艇,1998年已在求新造船厂进入总装,预计1999年建成并开始海上试验。这一系列成果把我国的地效翼艇开发事业向实用化、工程化、商品化推进了可喜的一步。 以上几型艇都是12~20座客艇,艇重4~8吨,大体上属于同一档次的小型地效翼客艇。但是,却采取了不同的气动布局结构,不同的主艇体线型、主翼截面、形状,不同的结构材料、工艺措施,不同的机桨匹配装置,不同的下水登陆方案。对进一步针对营运水域的选优则还有待在实践中逐步见分晓。这几年来,依靠国内技术力量充分吸收了航空工艺技术、空气动力技术、航空发动机技术、气垫技术、高性能总体技术等方面的技术储备,经过大量的、艰巨紧张的研究试验,技术攻关,设计计算,取得了不同程度的设计和工艺方面的技术进步成果,也积累了各种成功的经验与挫折的教训,形成了三支各有所长,各具特色的技术队伍,在竞争中促进了地效翼艇技术的发展。 地效翼船在国际上和国内均没有正式的设计建造入级规范文件。中国船级社从1990年起派上海船检局审图中心参加“信天翁”2型艇审图工作开始,随后也参加了信天翁3型、4型,751型和DXF100型艇的审图。1995年成立地效翼船安全专题通信小组,已在1995年6月通告国际海事组织设计设备分委员会,我国专家组将参加地效翼船安全要求编写的国际工作组。上海船检局在我国地效翼船研究开发单位支持参与下,于1998年初出版了《地效翼船检验指南》,编为中国船级社GD010-98号指导性文件。尽管内容上还有不少值得商榷的问题,更没有达到法规的完善配套与权威性,但这个文件也体现出我国地效翼船技术及相关工作的进步,填补了空白,又提高了我国在国际海事组织中的技术地位。 地效翼艇是21世纪面向市场、服务战场的新型水上运载工具,又是有着军民结合、平战转换前景的高科技产业化的重要目标。 但是必须清醒地认识到,我国地效翼艇发展还处于初级阶段,不可盲目乐观,过高估计开发实用船艇的能力。值得注意的问题有: (1)目前已能在内湖区或近海区试验的几型艇为完善商品化,进入实用化的工程技术量还不小。比如保持在各种海情、工况的平稳操纵性、全艇减振、降噪、隔热、消防措施、下水登陆实用措施等都要彻底解决,有的还须加大基础理论研究。 (2)关于在恶劣气象,特别在海上有风浪的复杂条件下安全航行。这方面必须进一步解决耐波性,达到每年所需的营运时间或海上作战使用要求,为此试验的深度和广度都要加大,各项设计参数必须在有用户参与制定的试验大纲下加以严格考核验证,才能得出可保证的性能。 (3)关于与民航飞机、高速汽车、火车及其它高性能船方面的对比。为了使地效翼船艇能在未来的现代化交通工具中真能分得一块市场,必须在经济性、安全性、舒适性方面下大功夫,这不仅要从升阻比,负载与艇重比、单位客公里的油耗等技术经济指标上不断改进艇本身技术,还要包括新艇型所要求改进的地方。 (4)国内研制的地效翼艇多数还采用美国进口的莱康明系列活塞式发动机,只“天鹅”号选用了国产机,有的艇的螺旋桨、传动轴、复合材料等也是引进的。今后如何全面国产化,也得提上议事日程。 (5)国外不仅是俄国,近年来其它国家在地效翼艇开发上也有相当进展,而且也显出多途径的特色,在国内自力更生研究为主的基础上,广泛吸收借鉴外国先进技术,避免重复其它国家已发生过的失误或弯路,应当多方面开展交流合作。而且只有确切地了解外国发展水平才能恰如其分地评价我国目前已达到的技术水平。 看来这一切都有待地效翼艇研究开发单位及其领导部门集中人力、物力、财力来解决,而且要和其它配套协作工业部门、航运和旅游部门、军事和海洋管理部门等,采用更合理的机制,加强组织领导,携手共建,才能创造出一个21世纪新一代地效翼船艇开发应用的崭新局面。

编辑本段最新进展

1、天翼一号--DF-100是由中国科技开发院地效开发中心联合中国航空工业总公司第605研究所总体设计、中国航天工业总公司第701研究所局部设计、宏图飞机制造厂生产制造的中国第一代实用型地效飞机,总指挥李绪鄂,总工程师顾诵芬,崔尔杰,副总工程师陈洪若,宋明德等。DF-100于1995年开始研制,1998年11月10日在湖北荆门市漳河水库试飞成功。 研发应用过程:1995年立项,1998年研制出第一台样机,2000年与浙江省湖州市合作,投入商业运营,游客们可乘座地效飞行器游览太湖水色。 DF-100主要用于商业运营,可载乘客15人,装有两台300马力航空发动机,机长16.15米,机高4.91米,宽10.98米,最大平飞速度200公里/小时,最大航程400公里,最大起飞重量4900公斤,有效载重1125公斤,巡航飞行高度0.6一1.2米,飞行抗浪高度0.9-1.4米。作为新型交通工具的地效飞行器,有飞行的高速度,而无高空事故的危险,无需建机场,飞行平稳舒适,可应用于江河湖海、草原等地使用,在客运、货运、旅游救护、海上缉私、海洋监测等方面具有广阔的应用前景。 2、“小鹰”是原苏联第一艘用于运输登陆的两栖作战地效飞行器,总设计师阿列克谢耶夫,由下诺夫哥罗德造船厂生产。该机于60年代开始设计,1972年首飞。

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