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地效翼船:海陆空三位一体的“飞船”

中国船舶人才网 发布时间: 2015/9/10 14:48:31 文章来源:

【编者按】速度是人类的一贯追求。在陆地上,高铁不断提速;在空中,飞机、火箭更是不断刷新极限。唯独水上运载工具的航速始终提高缓慢。是否能够研制一种同时拥有飞机高航速与船舶高经济性相结合的运输工具呢?在这种需求的推动下,国内外专家不断探索,地效翼船应运而生。
      2015年4月16日,海口市桂林洋水域,海南自主研制的地效翼船首次实现双船试飞,这也意味着该技术日渐成熟,海南在地效翼船的研发制造方 面已走在世界前列。那么,地效翼船究竟是何方神圣?它究竟算是船还是飞机?本期“新知·探索”科普专栏将为读者揭开地效翼船的神秘面纱。
     什么是地效翼船?利用地面效应原理
     制成一个仿机身客舱,两侧安上机翼,头部顶着两个大型螺旋桨,底下两排浮筒,还拥有机尾。主体两侧各有一个嵌入式阶梯,从此登舱。
     这是海南研发的第二艘地效翼船,停在水面像船,起飞后更像飞机。
     那么,这个大家伙是怎么飞起来的呢?答案是利用地面效应原理:从空气动力学的角度上讲,当运动的飞行器距离平静的地面或水面很近时,整个机体的上下压力差增大,升力会陡然增加。这可使飞行器诱导阻力减小,同时能获得比空中飞行更高的升阻比的流体力学效应。
     基于地面效应的原理,地效翼船的研发工作在全球范围内展开。早在20世纪初,芬兰空气动力学家就发现了地面效应现象。1935年,芬兰工程师卡里奥研制了世界第一艘这种“既会飞、又会游”的船,当时称之为“冲冀艇”。
     提起地效翼船,就不能不说前苏联。20世纪60年代,在世界刚将目光投向大型地效翼船研发的时候,苏联就已在该领域取得领先地位。苏联中央水 翼设计局致力于地效飞行器的研究,并获得了相当大的权限,因为苏联海军对此表现出相当浓厚的兴趣,成了最主要的客户,而最为疯狂的计划中甚至希望将地效飞 行器作为飞行航母。
     时任苏联海军总司令葛什科夫上将提出了疑问:这玩意儿到底是船还是飞行器?如果是飞行器,那么这一工程就要交给航空部门负责。最后中央水翼设计局的工程师们一致认定地效飞行器(地效翼船)是“一艘船,但是它具有飞行器的很多特性。”
     我国的地效翼船研制从1967年开始,目前已解决一系列关键技术,形成了具有自主知识产权的设计技术,先后研制出若干种小型地效翼船试验船, 如DXF100型、信天翁、天翼一型等。其中,1999年天翼一型通过中国船级社的入级检验,是国内首个内河地效翼船。但由于种种原因,天翼一型并未实现 商业化运营。
     地效翼船的优势体现哪里?具有速度快、载重大、油耗小等优势
     地效翼船是经济性能很高的新型运载工具。
     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,大型地效翼船的速度可达500—700公里/小时,比一般舰船高10—15倍,比大多数高速舰船也快3—5倍。
     从载重量上看,由于地面效应使得飞行升力大大提高,从而一般地效翼船的升阻比可以达到20—25,较一般飞机有更大的载重量。地效翼船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%。
     地效飞行器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。
     地效翼船还具有较好的抗浪性,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。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“飞船”。
     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。
     大型地效翼船的升阻比可达20—40,而重型运输飞机的升阻比一般不超过16—17,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%。
     地效翼船在哪些领域有用武之地?军事、旅游、资源勘探、搜索救援等领域
     相比飞机,地效翼船能够在较为不利的海况下着陆,低成本运输人力与物资。相比船舶,地效翼船又能够在第一时间内到达指定地点。同时地效翼船速度快,灵活性强,在与岛屿、船舶障碍物相遇时,在实际操作中,有着更广阔的应用舞台。
     在军事领域,地效翼船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,地效翼船不仅可用于客、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,地效翼船的出现,将引起21世纪海上交通运输的革命。
    中国作为海洋大国,其海域面积300多万平方公里、陆海岸线长1.8万多千米、岛屿海岸线长1.4万多千米、岛屿约有5000多座。此外,我 国还拥有长江、黄河、珠江、黑龙江四大水系,5000多条河流和众多湖泊。这都为发展地效翼船的水上高速运输、旅游、石油开发、缉私巡逻等提供了优越的天 然条件。
     海南作为国际旅游岛,得益于优越的地理条件和海岛旅游的兴起,地效翼船不仅可以作为运载工具纵横穿梭于各岛之间,还可以在旅游业大显身手。因此,地效翼船在我国特别是海南的应用有着得天独厚的自然条件。

     据了解,海南计划建造一个集地效翼船生产制造、飞行员培训、直升飞机维修保养基地的高科技产业园。其中生产制造基地有地效翼船的研发、设计、 制造与运用,水陆两栖飞机的研发、设计、制造与运用;直升飞机维修保养基地有米-171直升飞机维修等。未来地效翼船年生产力将达50艘,年产值将达10 亿元。


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