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地效飞行器-简介

地效飞行器(Groundeffectinaircraft)是介于飞机、舰船和气垫船之间的一种新型高速飞行器。与飞机不同的是，地效飞行器主要在地效区飞行，而飞机在地效区以外飞行;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。但同时它又集二者的优点于一身，具备其他飞行器无与能比的优势，被公认为是二十一世纪重要的运载工具之一，在军事上具有相当广阔的应用前景。地效飞行器有效载荷大，节省燃料，航程远，在水面、地面都能自由高速飞行，因此，有人戏称之是“上帝之手”托起的“飞船”。

当运动的飞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。

世界少数军事强国正在着力发展一种“全新登陆作战利器”——地效飞行器。有关专家评论认为，这种原理独特的全新型水陆两栖作战平台，将可能改变登陆作战方式，并将拓展登陆作战空间，在未来高技术条件下的登陆作战中扮演重要角色。

地效飞行器-原理

固定翼飞机的升力是通过“柏努利”原理产生的，空气的动能和压力是可以相互转化的能量形式。当气流加速时，压力降低;当气流减速时，压力升高。机翼是一个上下不对称的面状物体，机翼上下的压力差形成的向上升力支撑飞行器在空中飞行，当飞行器贴近地面或水面、在低于翼展的高度以下飞行时，机翼下面的气流会被逐渐充塞，作用在整个机翼下面的压力明显增大，使升力陡然增大，这种奇特的空气动力特性就是“地面效应”。风洞实验表明：当飞行器在距地面(水面)高度为翼展的15%飞行时，地面效应最为明显，升阻比可以提高30%以上。利用“地面效应”原理制成的地效飞行器在地效区飞行时，升力明显增加，气动效率大为提高，就像被一股神秘的力量柔和地擎起。

地效飞行器-发明由来

1932年5月，德国一架飞机在飞越波涛滚滚的北海上空时，几台发动机突然同时熄火停车，失去动力的飞机急剧下坠，眼看掉入大海。危急时刻奇迹出现了：飞机跌至距海面10米左右便鬼使神差地不再下跌，竟然保持这个高度缓缓前飞，安全着陆。是是神奇的“地面效应”托起了飞机，躲过了灭顶之灾。

“地面效应”原理虽然在19世纪末就已经被揭示，但应用性研究长期停留在理论层面上，进展缓慢。在1903年美国莱特兄弟发明了飞机以后的很长一段时间里，地效飞行器的研究仍然裹足不前。直到1932年，芬兰工程师T·卡里奥才制造出世界上第一艘由船舶牵引在水面上滑行的试验型地效飞行器。

第二次世界大战后，受飞机和舰船制造技术发展的影响，特别是受气垫船发明的影响，以前苏联为代表的几个国家在地面效应的理论研究和实际应用上取得了突破性进展。不但较好地解决了飞行的纵向稳定性问题，还找到了应用动力冲压技术(PAR)提高升力和推力的方法。在气垫船上，用于产生升力的动力不产生推力，早期的地效飞行器也同样受到这种限制。苏联科学家使用PAR技术，将空气通过喷气发动机吹入地效飞行器机翼下的空间，不但明显增大了地效飞行器的升力，还可使80%的喷气能量转换成了推力，比原来增大7倍甚至更多。此项技术的发明，解决了长期困扰科学家的地效升力不稳定和推力不足的问题，使地效飞行器的承载能力和飞行速度大大提高，不但突破了“波障”速度，而且轻而易举地达到了“空泡障碍”速度，最高达到了400节。

地效飞行器-优点介绍

运载效率高

地效飞行器兼有飞机速度快和舰船载重大的特性，这使它具有比飞机和舰船更高的运输效率。从速度上看，由于它可完全脱离水面或地面航行，需要克服的阻力只有水的1/800，因此，大型地效飞行器的速度可达500～700公里/小时，接近一般飞机，比一般舰船高10～15倍，比大多数高速舰船也快3～5倍。普通舰船的航速一般在30节左右，气垫船为40～140节，地效飞机则为100～320节;从载重量上看，由于地面效应使得飞行升力大大提高，从而它的升阻比可以达到20～25，较一般飞机有更大的载重量。地效飞行器的有效载重最大可达其自重的50%，而著名的波音747飞机载运量仅为20%。

适航能力强

地效飞行器具有较好的抗浪性，小型机可抗浪1米左右，中型机可抗3米左右的浪，大型机则可抗5米的浪。在陆地上，如果没有大的障碍物，它基本上可以贴地飞行，能轻易地飞越一般地面交通工具难以逾越的沙漠、沼泽、雪地、冰川，在必要时还可飞到几十米乃至上千米的高度。同时，它可在海上和陆地起飞降落和飞行，是名副其实的海陆空三位一体的高科技飞行器。

安全系数高

地效飞行器通常都是贴水面或地面高速掠行，一旦发生故障，可利用惯性安全平缓地滑落到地面(水面)，能停在水(地)面上直接进行修理，因此，它没有飞机高空坠毁风险。此外，由于它紧贴地(海)面飞行，不易被对方雷达探测系统发现，具有较高的隐蔽性，在战场上存活的几率大大提高。

操纵性能好

地效飞行器利用襟翼，能自如地倒退、悬停，以及垂直起降，通过方向舵、升降舵和襟翼，它还可以无坡度急转弯，甚至就地回转。并能根据需要灵活调节飞行高度、速度，可以随时选择低速排水航行、中速掠地(水)航行、高速升空航行等3种不同航态，不受海区、海岸和复杂地形的限制。

经济效益高

大型地效飞行器升阻比可达20～40，而重型运输飞机的升阻比一般不超过16～17(B-52最大也不过为19)，因此，与普通飞机和高速航行的舰船相比，它的载重系数要大一倍，油耗省一半，而航程却增加50%。据测算，货运地效飞行器每千克负载以5OO公里/小时的航速运送5000公里的运输费用仅相当于常规船舶以40公里/小时航速的运输花费，而比900公里/小时速度的飞机的运输费要少一半还多。此外，地效飞行器不用机场，只需要简易码头，投资相对要少许多。

地效飞行器-军事功用

苏联第一艘地效飞行器

一、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。

二、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。

三、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。

俄罗斯”雨燕“地效飞行器

四、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。

五、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。

六、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。

地效飞行器-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。

地效飞行器-发展概况

苏联始祖

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20世纪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。

强国竞相发展

1957年前苏联研制出世界上第一艘实用型地效飞行器，此后一发不可收，先后研制了20多艘试验船和1000多个地效飞行器试验模型，制造出了“雏鹰”、“鹞”、“雨燕”和“伏尔加”等四大系列地效飞行器投入使用。德国地效飞行器的研究也起步较早，生产了“X”和“约克”、“TAFV”等系列产品。美国也先后研制出了“哥伦比亚”号、“加林顿”号和“美洲航线”等一批样机。此外，据报道近些年英国、日本等在地效飞行器研究方面，也不断取得阶段性成果。

随着工业制造技术、新材料技术和信息技术的进步，地效飞行器正在向信息化和大型化方向发展。从起飞重量上看，几百公斤至数百吨不等;从用途上看，既有军用的，也有民用的，既有作为武器平台使用的，也有用于运输、救援和训练娱乐的。而新一代的地效飞行器将更多地采用自动控制技术，其起飞重量也将上升到数千吨。

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。

应用型地效飞行器

DXF100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。DXF100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。

DXF100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1600公斤，巡航飞行高度0.6一1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。