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第51章 地效翼船

1956年,苏联著名的船舶设计专家阿列克谢耶夫领导研制的一种新型海上船舶在里海进行秘密试验。当这艘被西方称为“里海怪物”的船舶以时速400千米的惊人速度超低空掠过里海海面时,整个西方世界都被震惊了。一个新的海运时代由此拉开了序幕。

这个“里海怪物”,就是苏联研制的世界上第一艘试航成功的地效翼船——KM“样板船”。

什么是地效翼船

地效翼船的学名应该叫“空气动力地效翼船”,最先被称为“冲翼艇”(冲气机翼的意思)。上世纪60年代至今,还被称做“地效翼飞行器”、“地效飞机”、“地效飞船”、“地效艇”等。虽然有时叫做飞机,但它通常只能贴近水面飞行,无法翱翔高空;虽然有时叫做船或艇,但它的速度比普通船舶快十几倍,接近现代飞机的速度。用通俗的语言讲,地效翼船就是利用地面效应进行离水航行的高速船舶(或者利用地面效应进行飞行的飞行器)。地效翼船在军用和民用两方面都有巨大的潜在优势:具有飞机的高速度、船舶的高装载量和高效费比、低雷达可探测性、良好的耐波性和两栖能力。

地效翼船的空气动力原理

当普通飞机在空中飞行时,机翼下方的压力大于其上方的压力,产生升力,托着飞机运行;而地效翼船在贴近水面或地面时,船底下的空气受到挤压、阻塞,这样压力增大,从而产生附加的升力。地效翼船获得的升力,除了借助飞机机翼获得升力的一般原理外,还巧妙地利用了地面效应原理。当有翼飞行器在作近地(高度小于两倍翼弦长度)的水平飞行时,其气动特性与在中高空飞行时是不一样的。由于地面的存在,改变了气流的下洗场和流速,在离地表很近的带有翼刀或隔断端板的机翼下方,就会形成气流的堵塞,减小了流速,使上下翼面间的压力差加大,从而提高了机翼升力,降低了诱导阻力,增大了飞机的升阻比。实验证明,这种飞行器在贴近地面(或水面)飞行时的升阻比要比在高空时增加许多,其所需的推进功率较小。一架相同起飞重量的地效翼船与普通固定翼飞机相比,其耗油可节省一半,有效载重系数比高25%-50%以上,航程可增加50%左右。

地效翼船的性能特点

地效翼船的气动外形与水上飞机相比有许多相似之处。它们都拥有流线型的机身以减小阻力。按照在频繁接近水面上空的飞行条件设计,采用水密的船形底机身以利于在水面上起降。为避免机翼涡流造成的干扰和地面效应对纵向稳定性的影响,水平尾翼的位置往往比较高,通常设置于后部的最高点。地效翼船的气动外形也有许多独特之处。机翼的展弦比非常小,只有1.2-2,而且通常为下单翼。在翼尖的下方或机翼中段设置有宽大的隔断端板或整体式浮筒,用来形成气动封闭区,减少机翼下面被压缩的空气外泄。因为气垫场效应造成的操纵效率降低,地效翼船的水平尾翼翼展通常设计得比较宽大,以提高操作敏捷性。

地效翼船巡航飞行高度通常为翼展的0.05-0.2倍,但某些机型在载重量较小的情况下,也可以短时间爬升到几百米的高度。地效翼船速度较快,小型的可达180千米/小时,苏联大型喷气动力地效翼船甚至高达500千米/小时。适航性强,具有良好的越障、抗风浪能力,可在l。5米以下浪高稳定飞行,浪高超过1.5米时仍能飞行,很适合在平坦的陆地、内陆湖或近海执行任务。

地效翼船通常把发动机安装在机翼前方,并将部分喷流或螺旋桨滑流直接排放到机翼下部,以人为增强地面效应,起到增升作用。采用这种动力增升技术的地效翼船,在起降或飞行过程中,可以向下偏转主翼上的前后缘襟翼,在机翼襟翼、机身和翼尖隔断端板间构成一个半封闭的气垫室。由前置发动机向气垫室内供气产生气垫压力,能够极大地提高起降或飞行时的升力,降低起降速度。

地效翼船的发展前景

民用地效翼船将在运输领域开展广泛应用。对飞行性能要求相对较低的民用超低空领域地效翼船,尤其是动力气垫地效翼船将有重要表现,它是对直升机、气垫船等高耗能、高使用费用运输器的重要补充。我国拥有长江,黄河、珠江、黑龙江四大水系,5000多条河流和众多湖泊,18000多千米的海岸线与无数岛屿,为发展地效翼船的水上高速运偷、旅游、石油开发、缉私巡逻等提供了优越的天然条件。

地效翼船是两栖登陆的理想工具。与登陆舰相比,地效翼船无须在敌人预设阵地的滩头让士兵下舰登陆,它可以在任何地点登陆并且发起攻击,可以快速跨越海面、沙漠、荒原、沼泽,在滩涂、水面、平坦陆地降落,适用于不同的地理条件。

地效翼船是人类在20世纪的杰出发明,也是继船舶、火车、汽车、飞机之后21世纪的新一代交通运输工具,凭借其独特的性能优势,它将迎来灿烂的黄金时期。