地效飛行器

藉助地面效應的新型飛行器

地效飛行器(Ground effect in aircraft),也叫地效翼船或翼地效應機,是介於飛機和艦船之間的一種新型高速飛行器。與普通飛機不同的是,地效飛行器主要在地效區飛行,也就是貼近平坦的地面、水面飛行,而飛機主要在高空飛行。與氣墊船不同的是,氣墊船靠自身動力產生氣墊而離地,地效飛行器則依靠地面效應產生額外升力。

1980年,蘇聯成功研製的裏海怪物,是這樣的飛行器,它的極限飛行重量可達1000噸。大部份翼地效應機都被設計為在水面上運作,因為水面比地面平滑和少障礙物,不單危險度較少,而且不運作時,還可以利用浮力在水面停泊。

地效飛行器(ground-effect vehicle)利用地面效應提供支承力而飛行的動載工具。地效飛行器裝有固定機翼,能貼近地面(或水面)飛行。機翼下表面離地面很近,形成氣流的堵塞,使機翼升力增加,稱為地面效應

歷史


概念解析

地效飛行器,也稱作翼地效應機,是一種利用翼地效應飛行的飛行器。地效飛行器主要在地效區飛行,也就是貼近地面、水面飛行。
地效飛行器除了機翼、機身產生的升力外,在機翼與地面或水面之間還能產生一股向上的托力。這股托力能輕而易舉地托舉飛機離開地面或水面。地效飛行器在飛行過程中受到的阻力比船在水中航行受到的阻力要小得多,因此其速度也快得多。
地效飛行器,作為貼海面或水面高速行駛的運載工具,兼具艦船及飛機的特點,在近海軍事行動中,有廣泛的用途。
在1980年代,前蘇聯實驗的噴射推進的Ekranoplan就是地效飛行器,極限飛行重量可以達1000噸,還在冷戰時期的隱密情況下測試,被美國稱為裏海怪物。
地效飛行器(Ground effect in aircraft),又叫地效翼船,是介於飛機和艦船之間的一種新型高速飛行器。與普通飛機不同的是,地效飛行器主要在地效區飛行,也就是貼近地面、水面飛行,而飛機主要在高空飛行;與氣墊船不同的是,氣墊船靠自身動力產生氣墊,而地效飛行器靠地面效應產生額外升力。
1980年,蘇聯實驗了一款噴射推進的Ekranoplan的飛機,就屬於地效飛行器。它的極限飛行重量可以達1000噸,在隱密情況下測試,被美國稱為裏海怪物。大部份翼地效應機都被設計為水面上運作,因為水面比地面平滑和少障礙物,不但危險度較少,而且在不運作的時候,還可以利用浮力在水面停泊。起飛時亦較為簡單。
物理學家Stanley Hooker曾提出過一種重達2000噸的超巨型翼地效應機概念。此機可以搭載超過1000個乘客高速往返目的地而且價錢又便宜。氣墊船亦經常被稱為是翼地效應機或地效機,實際上這是錯誤的。
地效飛行器
地效飛行器
地面效應飛行最早發現於1932年。1936年,前蘇聯專家開始對地效翼船進行研發。
1932年5月,德國一架飛機在飛越北海上空時,幾台發動機突然同時熄火停車,失去動力的飛機急劇下墜,眼看掉入大海。但飛機跌至距海面10米左右便不再下跌,竟然保持這個高度緩緩前飛,安全著陸。是地面效應托起了飛機,躲過了滅頂之災。
地面效應原理雖然在19世紀末就已經被揭示,但應用性研究長期停留在理論層面上,進展緩慢。在1903年美國萊特兄弟發明了飛機以後的很長一段時間裡,地效飛行器的研究仍然裹足不前。直到1932年,芬蘭工程師卡里奧才製造出世界上第一艘由船舶牽引在水面上滑行的試驗型地效飛行器。
第二次世界大戰後,受飛機和艦船製造技術發展的影響,特別是受氣墊船發明的影響,以前蘇聯為代表的幾個國家在地面效應的理論研究和實際應用上取得了突破性進展。不但較好地解決了飛行的縱向穩定性問題,還找到了應用動力衝壓技術(PAR)提高升力和推力的方法。在氣墊船上,用於產生升力的動力不產生推力,早期的地效飛行器也同樣受到這種限制。蘇聯科學家使用PAR技術,將空氣通過噴氣發動機吹入地效飛行器機翼下的空間,不但明顯增大了地效飛行器的升力,還可使80%的噴氣能量轉換成了推力,比原來增大7倍甚至更多。此項技術的發明,解決了長期困擾科學家的地效升力不穩定和推力不足的問題,使地效飛行器的承載能力和飛行速度大大提高,不但突破了“波障”速度,而且輕而易舉地達到了“空泡障礙”速度,最高達到了400節。
在1980年代,前蘇聯實驗性地開發出了噴射推進的Ekranoplan,就是一種翼地效應機,其極限飛行重量可達1,000公噸,由於當時還處於冷戰時期,西方國家對於蘇聯在隱密情況下測試的此種飛行器了解不多,只能暫時以“裏海怪物”統一代稱。
大部份翼地效應機都被設計為在水面上運作,因為水面比地面平滑和少障礙物,不單危險度較少,而且在不運作的時候,還可以利用水面浮力來承受機體重量,在起飛時亦較為簡單。
物理學家StanleyHooker曾提出非常巨型、全重2,000公噸的概念翼地效應機,此機可以搭載超過1000個乘客,以低廉的價格高速往返目的地。

飛行原理


當運動的飛行器貼近地面或水面飛行時,氣流流過機翼後會向後下方流動,這時地面或者水面將產生一股反作用力,當它在距離水面等於或小於1/2翼展的高度上飛行時,整個機體的上下壓力差增大,升力會陡然增加,阻力減小,阻擋飛行器機翼下墜。這種可以使飛行器誘導阻力減小,同時能獲得比空中飛行更高升阻比的物理現象,被科學家稱為“地面效應”,並由此開闢了地效飛行技術。
地效飛行器的理論核心,在於地效這種特殊的現象:當飛機飛的特別貼近地面時,它的升力會突然變得比正常情況下要大很多。根據一般的規律來說,要利用地效帶來的額外升力,飛行器的飛行高度不能超過機翼長度的一半。

軍事應用


適航性強

航速快、承地效飛行器載量大、隱形效果好、適航性優異,能貼近地面或海面、沙漠或沼澤表面飛行,可以利用雷達的盲區,悄無聲息地快速接近目標,用於突擊登陸,能夠輕易越過岸邊反登陸障礙物和地雷。

機動性能好

地效飛機良好的機動性能體現在它的通用性和兩棲性。地效飛機速度比一般艦船高10-15倍,比大多數高速艦艇也快3-5倍。因其在巡航飛行階段不與水面直接接觸,從而大大減少了航行時的阻力,提高了機動性能。它能根據需要靈活調節飛行高度、速度,順利越過專為登陸艇、氣墊船設置的垂直障礙,而且還不受海區、海岸和複雜地形的限制,較好地解決一般排水型登陸艇對登陸場地條件要求高,無法直接輸送登陸兵上陸的問題;解決登陸兵需要在近岸換乘展開,徒步涉水穿越海灘,形成攻擊戰鬥隊形時易造成較大傷亡的問題。登陸兵搭載地效飛機,可以在任何地點、時間和相對複雜的地形條件下,從對方火力範圍以外,超越常規登陸作戰的換乘展開地區,置水中、地面各種障礙於不顧,高速度沖向敵陣,直接突擊上陸,對敵岸發起攻擊。如俄軍"奧蘭"地效飛機巡航時速為450-550公里,能在3.2-1.5米浪高的海況下起飛和降落,運送400-850名士兵和數輛坦克。但是,如果定位於搶灘登陸,地效飛行器雖有高速優勢,正因如此,必須將滿是艦船的灘頭騰出大片水面用以降落。因此,直接突擊上陸仍有一定限制。

隱蔽性能好

地效飛機綜合了艦船和飛機兩者的優點,集高速性、隱蔽性和攻擊性於一身,既能高速掠海飛行,又能有效利用雷達盲區,神出鬼沒,使對方難覓足跡;既可在水中機動,從水中、水上發起攻擊,也可貼海飛行,實施精確打擊。這種得天獨厚的優勢和強大的突防能力遠非一般作戰艦船和飛機所能相比。由於其體積小、操作靈活、機動性能好、不易被敵發現,在登陸作戰發起之前,地效飛機可運載偵察、襲擊、特種分隊,利用不良天氣隱蔽地實施秘密機動,完成各種戰術任務。

載重量大

與普通飛機相比,地效飛機的載重量大得驚人,從而填補了海上和空中運輸器之間的空白。地效飛機一次可迅速輸送100至1000名士兵及數輛坦克,使一艘登陸艇望塵莫及。以美國正在研製的地效航空母機為例,它的大小相當於一艘驅逐艦,可載貨405噸,一次可運載400名士兵,16架直升機,幾十輛汽車和火炮。滿載巡航半徑約6350公里,最大巡航時速為470公里。由於地效飛機的特殊性能,使之具備了在沒有港口、碼頭的情況下都能自由進出,快速裝載物資的特點,而且由於其甲板寬闊,載重量大,運輸效率高,所以除能完成兩棲任務外,還可充分發揮其優長,用於各種作戰物資、人員的前輸後送,進行快速保障。搭載特種偵察分隊,利用夜暗和不良天氣秘密滲透到敵障礙區附近,對敵岸防禦部署進行偵察、破壞,為空襲作戰引導目標。

水中工兵

由於地效飛機的速度快、載重量大等特性完全適應現代登陸作戰的要求和未來運輸工具的發展趨勢。著名的波音747飛機載重量僅為其自重的20%,而地效飛機的載運量可達自重的50%。地效飛機可攜帶大量的反水雷系統和工兵分隊,既可排除水中障礙物,也可越過水雷障礙區,直接進至水際灘頭障礙區開闢通路。在水中航行時,對水的壓強小,不會受較少音響雷、水壓雷、磁雷、錨雷等爆炸性障礙物的傷害,具有超吃水、靜水快速好、水下物理場小、對水下爆炸不敏感等特點,即使水雷爆炸,由於地效飛機因其自身具有減壓和防暴作用,受損程度也會比其他排水型艦艇小得多,以便其進入複雜雷區排除水中各種障礙物。

巡航速度高

普通艦艇的航速一般在30節左右,氣墊船為40-140節,地效飛機則高達100-320節。飛行時,它完全脫離水面,航速可與直升機媲美。如俄軍裝備的裏海怪物地效飛機,裝備10台發動機,巡航高度10米,速度達400千米/小時,可搭載500名士兵進行低空飛行、水上滑行,越過沙丘、沼澤地等執行搜索潛艇、運送裝備等任務,可奔襲數千千米。

安全抗浪

地效飛行器在距離水面1~6米的高度低空飛行,一旦出現緊急情況,可隨時在水面降落。在軍事上它可以利用對方探測雷達的盲區,對方很難發現,躲避對方艦載和防空火力的攻擊。
小型機可抗浪1米左右,中型機可抗3米左右的浪,大型機對5米的浪也無需顧慮。在陸地上,它可以輕易飛越沙漠、沼澤、雪地,必要時還可飛到幾十米乃至上千米的高度。

應急救援

地效飛行器可用於海上救援,能夠快速反應,及時到達出事地點,而且能夠在水上降落、展開救生。俄羅斯在建的“救生者”海上救護地效飛行器上,裝有全套醫療設備如手術室、康復室及燒傷中心,可設150張病床、載500名輕傷員,或承載700-800人等待援助。此外,地效飛行器還可用於海上搜索和反潛作戰,其搜索效率遠遠超過其他任何海上飛行器。

適航性能好

未來地效飛機將綜合運用各種隱形技術,降低雷達、紅外、聲、光、電磁等物理信號特徵,並應用更為先進的綜合電力超導推進系統,消除雜訊、降低紅外輻射,從而大大提高地效飛機的隱形能力、快速機動能力、突防能力;將裝備對空、對海、對地武器裝備,實施動中打擊;具有停靠、倒退、垂直起降等多種功能,配備導彈后,可實施全方位快速攻擊。由於地效飛機具有上述特點,因此在未來戰爭中,它將被廣泛用於登陸、機降、運輸補給、反艦作戰、反潛作戰、掃雷佈雷、偵察巡邏。既可在水面和陸地上起飛、降落,也可在浪高1.5米以下水面穩定疾飛,飛越一般地面交通物障,越過沙漠、沼澤、江河、雪地。既能掠海和掠江河湖面飛行,也可在水面上滑行,也能在地面、冰面或雪面上進行低空飛行。

成本較低

售價約為同級飛機的50%~60%,比購買一架飛機或一艘軍艦的效費比低得多。另外,地效飛行器利用襟翼,能自如地倒退、懸停,以及垂直起降,在軍事上運用地效飛行器進行登陸、機降和反潛作戰,都將是十分有效的手段。
地效飛行器
地效飛行器

用途廣泛

在軍事領域,地效飛行器除可用於攻擊敵艦艇及實施登陸作戰外,也可用於執行運送武器裝備、快速佈雷、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、搜索救援、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,用於跨海洋運輸有較好的經濟性和安全性。有人預言,地效飛行器的出現,將引起21世紀海上交通運輸的革命。
蘇制地效飛行器A-90
蘇制地效飛行器A-90

存在缺點

1、當要以比飛機輪船更高的運載效率運作時,需要盡量緊貼水面。地效飛行器可不是像水上飛機低速滑水的東西而是高速飛行的物體,一旦出現機翼機身碰水就很容易失控。所以稍高海況下,要保證安全就要飛高些。這就大大抵消了地效帶來的優勢。而且現代海運極其發達的情況下,近海區域航行著無數艦船,那些以幾十節航速航行的船隻尚且經常相撞,一個幾百節速度的飛船就更加危險。地效飛行器在高速低高度飛行時機動性能很差(轉彎、爬升一旦做的過大就會導致失控),無法有效避開障礙物。蘇聯的地效飛行器試驗就出現過大量事故。2、現有技術條件下,機體壽命、結構廢重太大也抵消了優勢,地效飛行器重量遠比水上飛機大,這意味降落時的衝擊會比水上飛機大得多、受現有材料性能限制,造出真正使用壽命、維護費用達到經濟可行的地效飛行器還很難。因此目前投入民用的只有小型地效飛行器,蘇聯的那些巨大的地效飛行器搞了這麼多年,看起來威猛,但實際上都是以巨額資金支撐起來的無底洞。
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。

救援用途

地效飛行器可用干海上救援,能夠快速反應,及時到達出事地點,而且能夠在水上降落、展開救生。俄羅斯在建的“救生者”海上救護地效飛行器卜,裝有全套醫療設備如手術室、康復室及燒傷中心,可設150張病床、載500名輕傷員,或承載700-800人等待援助。此外,地效飛行器還可用於海上搜索和反潛作戰,其搜索效率遠遠超過其他任何海上飛行器。

發展進程


蘇聯始祖

俄羅斯研製了秘密地效飛行器—裏海怪物。蘇聯早於1923年已開始研究翼地效應。同年,尤里耶夫展開有關研究。1935年,蘇聯的中央流體動力研究院亦開始有關研究。二次大戰後,各國紛紛加入研究,但都只是三分鐘熱度,只有蘇聯堅持下來。美國間諜飛機早在20世紀80年代初就已經在蘇聯的上空注意到地面上有一個奇怪的飛行體,它以令人不能置信的速度,在任何雷達都探測不到的低空飛行於裏海之上。美國軍事專家給這個飛行體起了一個名字“裏海怪物”。
俄羅斯把這種飛行體稱為“地效飛行器”或“地屏飛行器”。從結構上說它是飛機,但卻貼著地面。它利用地面效應,在機體下形成一個空氣捲筒,它隨著飛機運動。通過三角形的相應承載面,這種效應更為加強。由於在“空氣卷”上的沒有行作用,在起飛重量相同的條件下,移動的效率比常規飛機高出足足40%。巨大的噴氣發動機在前頭將吸入的空氣斜射到支承面下,從而加強這種飛行器的作用。真正的飛行是依靠裝在尾部的其他發動機實現的。“裏海怪物”航程7500千米,能夠以800千米的時速將850名士兵運送到世界各地,而且不會被任何雷達發現。
地效飛行器不僅能夠在水面上飛行、隨地降落和重新起飛,而且能夠越過結冰的苔原。它不受波浪,潮汐甚至地雷區的干擾。俄羅斯已經造出了多種型號,不僅能夠在10米高度上運動。而且在需要時可以達到3000米以上高空。
地效飛行器裝備載有核彈頭的巡航導彈或者火箭。裏海怪物航程7500千米,能夠以800千米的時速將850名士兵運送到世界各地,而且不會被任何雷達發現。德國聯邦情報局早在1975年已經知道,有一種型號的“裏海怪物”起飛重量500噸。翼展50米,能夠載入約200噸。為了證明建造民間救援用的地效飛行器是可信的,人們展示了至今無人看過的、嚴格保密的演飛影片。
俄羅斯研製的這種民用地效飛行器本來也是為軍事目的而建造的,但上方的火箭管和內部裝的軍用儀器已被取消了。這種飛行器的軍用儀器也被取消了。
這種飛行器足有100米長,尾翼有足球場那麼寬,它的總重量要達到400噸。推進器是八部噴氣發動機,這是俄羅斯飛機製造工業所能夠提供的最大噴氣發動機。俄羅斯已經造出了多種型號,不僅能夠在10米高度上運動。而且在需要時可以達到3000米以上高空。
俄重啟“裏海怪物”項目,用於裝備強力部門
據俄羅斯國際文傳電訊社2010年7月15日報道,俄阿列克謝耶夫中央設計局將重新啟動“裏海怪物”地效飛行器的研製與測試工作。該設計局質量部門負責人葉甫蓋尼·梅列什科透露,俄政府已下令恢復開發這種獨特的飛行器,用於裝備俄強力部門。
梅列什科介紹稱,在2010-2011年間將主要進行設計工作,從2012年起將進入更為細緻的第二階段——期間將開始試驗工作並建造一艘“足夠龐大的飛行器”。在此過程中,阿列克謝耶夫中央設計局的大部分專家都將加入到“裏海怪物”地效飛行器的研製工作中。
前蘇聯於1957年啟動地效飛行器的研製工作,該項目在90年代初被終止。在這段時期內,前蘇聯總共建造了約30架地效飛行器。這種飛行器主要利用“翼地效應”實現高速飛行。所謂“翼地效應”是指飛行器在低高度飛行以及在起飛和著陸過程中地面產生出一種使機翼誘導阻力減少、升阻比增加,飛機升力顯著提高的效應。大量風洞試驗證明,當機翼距地面高度為機翼長的15%時,地面效應最明顯,機翼的升阻比可提高30%以上,這一區域被稱為地效區。在地效區飛行的飛行器就像被一股神秘的力量柔和地托起。與氣墊船和其他在水面上航行的船舶不同的是,“地效飛行器”可達到很高的飛行速度——超過250節。
阿列克謝耶夫中央設計局曾於上世紀60年代開發出一種實驗型的地效飛行器並在裏海上進行了測試,而這種飛行器就是西方情報機構所稱的裏海怪物”。當時建造的飛行器翼展為37.6米,長約100米,最大起飛重量544噸,載重量約200噸。不過,由於在1980年遭遇到一場嚴重事故,導致當局最終決定放棄該項計劃。
前蘇聯還曾研製出過一種被稱為“鷂”的地效導彈艇(只建造過一艘,上世紀90年代從黑海艦隊退役)。其背部安裝有6個斜置的SS-N-22反艦導彈發射筒,垂直尾翼上裝有大型雷達天線罩,不僅可以攻擊航母等大型水面艦艇,還可直接打擊敵方岸基重要目標。
軍事專家們指出,地效飛行器有水面、地效區和高空多種航行方式選擇,其使用靈活,速度快、續航時間長,非常適合執行反潛、防空、掃雷和布雷等多種任務。
除此之外,地效翼艇還具有良好的操作性,它的方向控制性和運動穩定性比飛機好,駕駛員無需特殊培訓,維修保養也比飛機簡單方便。特別是由於地效翼艇在地效區飛行時升阻比高,在同樣的載重量和飛行速度時,耗油量比普通飛機要低30%以上,經濟性好、航程遠。
裏海怪物(Ekranoplan或“Kaspian Monster”,俄語:Экраноплан),原蘇聯阿列克謝耶夫中央設計局利用翼地效應設計的地效飛行器。
20世紀八十年代,美國間諜衛星在對前蘇聯裏海軍事基地的一次照相偵察中,發現他們正在秘密試航一種既像飛機又像船的怪東西,與水上飛機不同的是它幾乎貼著水面高速航行。西方給它起了個名字——“裏海怪物”。冷戰結束后大批資料解密,事情真相大白。原來前蘇聯這種秘密研製的“裏海怪物”是一種地效翼艇。所謂“地效”是地面效應的簡稱,指飛行器在低高度飛行以及在起飛和著陸過程中地面產生出一種使機翼誘導阻力減少、升阻比增加,所以有人戲稱“地面效應”為“上帝之手”。
有一種型號的“裏海怪物”起飛重量500噸。翼展50米,能夠載入約200噸。
“裏海怪物”是世界上最大、最重的飛行器,它的試飛為地效飛行器的設計製造提供了大量有價值的寶貴數據,證明了當初設計的的正確性。它是後來蘇聯一系列大型地效飛行器的始祖

強國競相發展

1957年,蘇聯研製出世界上第一艘實用型地效飛行器,此後一發不可收,先後研製了20多艘試驗船和1000多個地效飛行器試驗模型,製造出了“雛鷹”、“鷂”、“雨燕”和“伏爾加”等四大系列地效飛行器投入使用。德國地效飛行器的研究也起步較早,生產了“X”和“約克”、“TAFV”等系列產品。美國也先後研製出了“哥倫比亞”號、“加林頓”號和“美洲航線”等一批樣機。此外,據報道近些年英國、日本等在地效飛行器研究方面,也不斷取得階段性成果。
隨著工業製造技術、新材料技術和信息技術的進步,地效飛行器正在向信息化和大型化方向發展。從起飛重量上看,幾百公斤至數百噸不等;從用途上看,既有軍用的,也有民用的,既有作為武器平台使用的,也有用於運輸、救援和訓練娛樂的。而新一代的地效飛行器將更多地採用自動控制技術,其起飛重量也將上升到數千噸。

中國製造

地效翼船在國際上和國內均沒有正式的設計建造入級規範文件。上海船檢局於1998年初出版了《地效翼船檢驗指南》,編為中國船級社GD010-98號指導性文件。這個文件體現出中國地效翼船技術及相關工作的進步,填補了空白,提高了中國在國際海事組織中的技術地位。
中國地效飛行器之父是畢業於清華大學的李緒鄂。1998年上半年,“信天翁”3型(XTW-3)12座掠海地效翼艇在廣西北海港外海域繼續進行海上試驗試航。下半年DXF100型15座地效飛行器(艇)在湖北荊門漳河水庫,由中國科技開發院召開新聞發布會時進行了水上掠航演示。12月,“天鵝”號(751型)15座動力氣墊地效翼船(艇)在上海澱山湖上海船舶工業公司舉辦的新聞發布會時也進行了水上掠航演示,同時宣布已通過系列試驗及中國船舶工業總公司的驗收。
中國船舶工業總公司組織中國船舶科學研究中心研製的“信天翁”4型20座鋁合金掠海地效翼艇,1999年建成並開始海上試驗。
以上幾型艇都是12~20座客艇,艇重4~8噸,大體上屬於同一檔次的小型地效翼客艇。但卻採取了不同的氣動布局結構,不同的主艇體線型、主翼截面、形狀,不同的結構材料、工藝措施,不同的機槳匹配裝置,不同的下水登陸方案。
2013年4月,中國第一艘12座海洋地效翼船在南海海域進行各項飛行測試后,宣布試飛取得成功。該項技術填補了我國在地效翼船領域的空白。除CYG-11型外,海南英格地效翼船製造有限公司還完成了CYG-40型地效翼船的設計工作。該船核載人數40人,載重量4000千克。此外,CYG-100型、CGY-150型、CYG-200型這三種型號的地效翼船也正在研發中。
目前,地效飛行器技術已日益受到世界各國的重視,世界上在中小型地效飛行器的設計和製造上已積累了豐富的經驗,以俄羅斯為代表的一些國家(包括美國、德國、中國、澳大利亞、日本、加拿大等)已經具備了一些較成熟的技術。近幾年地效飛行器市場需求量呈現逐年上升的趨勢。相關應用技術的發展都對地效飛行器應用領域的進一步拓寬起到了積極作用,極大地帶動了地效飛行器市場需求量的增加。大型化、無人化、多功能化無疑已成為當今地效飛行器的發展方向。

民用地效飛行器

1、DXF100
DXF100是由中國科技開發院地效開發中心聯合中國航空工業總公司第605研究所總體設計、中國航天工業總公司第701研究所局部設計、宏圖飛機製造廠生產製造的中國第一代實用型地效飛機。DXF100於1995年開始研製,1998年11月10日在湖北荊門市漳河水庫試飛成功。
DXF100主要用於商業運營,可載乘客15人,裝有兩台300馬力航空發動機,機長16.15米,機高4.91米,寬10.98米,最大平飛速度200公里/小時,最大航程400公里,最大起飛重量4900公斤,有效載重1600公斤,巡航飛行高度0.6-1米,飛行抗浪高度0.9-1.4米。作為新型交通工具的地效飛行器,有飛行的高速度,而無高空事故的危險,無需建機場,飛行平穩舒適,可應用於江河湖海、草原等地使用,在客運、貨運、旅遊救護、海上緝私、海洋監測等方面具有廣闊的應用前景。
2、江蘇首架地效翼船
2012年10月,江蘇成業地效翼船有限公司研發出一艘“天使號”6座地效翼船,該飛行器長10米左右,高3米多,只要有300米左右的航道它就可以飛起來,飛行速度最高可達每小時160公里,最理想的狀態是距離海面0.5米到3米的低空飛行,最高不超過150米。可用於海事、漁政、旅遊、船舶監管等多個領域。

相關內容


4月16日,海南自主研發的地效翼船在海口桂林洋海域首次實現雙船試飛。據了解,地效翼船俗稱會飛的船,停在水面像船,起飛后更像飛機。此次試飛的CYG-11型的翼船可載12人或載貨1200kg,時速200公里每小時,續航1500公里,百公里耗油28升,售價每艘在250萬到300萬美元之間。約合人民幣1547萬。海南自主研發的CYG-11型地效飛行器可用於海防、海關輯私、海事監管、“海上高速公路”建設和觀光旅遊,對保衛我國海防和海洋權益也具有重大戰略意義。

面臨問題


技術障礙

1、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。
2、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。
3、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安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。