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地效翼船:海陸空三位一體的“飛船”

船舶人才網 發布時間: 2015/9/10 14:48:31

【編者按】速度是人類的一貫追求。在陸地上,高鐵不斷提速;在空中,飛機、火箭更是不斷刷新極限。唯獨水上運載工具的航速始終提高緩慢。是否能夠研制一種同時擁有飛機高航速與船舶高經濟性相結合的運輸工具呢?在這種需求的推動下,國內外專家不斷探索,地效翼船應運而生。
      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實現雙船試飛,這也意味著該技術日漸成熟,海南在地效翼船的研發制造方 面已走在世界前列。那么,地效翼船究竟是何方神圣?它究竟算是船還是飛機?本期“新知·探索”科普專欄將為讀者揭開地效翼船的神秘面紗。
     什么是地效翼船?利用地面效應原理
     制成一個仿機身客艙,兩側安上機翼,頭部頂著兩個大型螺旋槳,底下兩排浮筒,還擁有機尾。主體兩側各有一個嵌入式階梯,從此登艙。
     這是海南研發的第二艘地效翼船,停在水面像船,起飛后更像飛機。
     那么,這個大家伙是怎么飛起來的呢?答案是利用地面效應原理:從空氣動力學的角度上講,當運動的飛行器距離平靜的地面或水面很近時,整個機體的上下壓力差增大,升力會陡然增加。這可使飛行器誘導阻力減小,同時能獲得比空中飛行更高的升阻比的流體力學效應。
     基于地面效應的原理,地效翼船的研發工作在全球范圍內展開。早在20世紀初,芬蘭空氣動力學家就發現了地面效應現象。1935年,芬蘭工程師卡里奧研制了世界艘這種“既會飛、又會游”的船,當時稱之為“沖冀艇”。
     提起地效翼船,就不能不說前蘇聯。20世紀60年代,在世界剛將目光投向大型地效翼船研發的時候,蘇聯就已在該領域取得領先地位。蘇聯中央水 翼設計局致力于地效飛行器的研究,并獲得了相當大的權限,因為蘇聯海軍對此表現出相當濃厚的興趣,成了主要的客戶,而為瘋狂的計劃中甚至希望將地效飛 行器作為飛行航母。
     時任蘇聯海軍總司令葛什科夫上將提出了疑問:這玩意兒到底是船還是飛行器?如果是飛行器,那么這一工程就要交給航空部門負責。后中央水翼設計局的工程師們一致認定地效飛行器(地效翼船)是“一艘船,但是它具有飛行器的很多特性。”
     我國的地效翼船研制從1967年開始,目前已解決一系列關鍵技術,形成了具有自主知識產權的設計技術,先后研制出若干種小型地效翼船試驗船, 如DXF100型、信天翁、天翼一型等。其中,1999年天翼一型通過中國船級社的入級檢驗,是國內內河地效翼船。但由于種種原因,天翼一型并未實現 商業化運營。
     地效翼船的優勢體現哪里?具有速度快、載重大、油耗小等優勢
     地效翼船是經濟性能很高的新型運載工具。
     從速度上看,由于它可完全脫離水面或地面航行,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達500—700公里/小時,比一般艦船高10—15倍,比大多數高速艦船也快3—5倍。
     從載重量上看,由于地面效應使得飛行升力大大提高,從而一般地效翼船的升阻比可以達到20—25,較一般飛機有更大的載重量。地效翼船的有效載重可達其自重的50%,而著名的波音747飛機載運量僅為20%。
     地效飛行器能根據需要靈活調節飛行高度、速度,可以隨時選擇低速排水航行、中速掠地(水)航行、高速升空航行等3種不同航態,不受海區、海岸和復雜地形的限制。
     地效翼船還具有較好的抗浪性,小型機可抗浪1米左右,中型機可抗3米左右的浪,大型機則可抗5米的浪。在陸地上,如果沒有大的障礙物,它基本 上可以貼地飛行,能輕易地飛越一般地面交通工具難以逾越的沙漠、沼澤、雪地、冰川。同時,它可在海上和陸地起飛降落和飛行,是名副其實的海陸空三位一體的 高科技“飛船”。
     地效飛行器通常都是貼水面或地面高速掠行,一旦發生故障,可利用慣性安全平緩地滑落到地面(水面),能停在水(地)面上直接進行修理,因此,它沒有飛機高空墜毀風險。
     大型地效翼船的升阻比可達20—40,而重型運輸飛機的升阻比一般不超過16—17,因此,與普通飛機和高速航行的艦船相比,它的載重系數要大一倍,油耗省一半,而航程卻增加50%。
     地效翼船在哪些領域有用武之地?軍事、旅游、資源勘探、搜索救援等領域
     相比飛機,地效翼船能夠在較為不利的海況下著陸,低成本運輸人力與物資。相比船舶,地效翼船又能夠在時間內到達指定地點。同時地效翼船速度快,靈活性強,在與島嶼、船舶障礙物相遇時,在實際操作中,有著更廣闊的應用舞臺。
     在軍事領域,地效翼船除可用于攻擊敵艦艇及實施登陸作戰外,也可用于執行運送武器裝備、快速布雷、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,地效翼船不僅可用于客、貨運輸,還可用于資源勘探、搜索救援、旅游觀光、遠洋漁船和鉆井平臺換員運輸、通信保障與郵遞等,用于跨海洋運輸有較好的經濟性和安全性。
    有人預言,地效翼船的出現,將引起21世紀海上交通運輸的革命。
    中國作為海洋大國,其海域面積300多萬平方公里、陸海岸線長1.8萬多千米、島嶼海岸線長1.4萬多千米、島嶼約有5000多座。此外,我 國還擁有長江、黃河、珠江、黑龍江四大水系,5000多條河流和眾多湖泊。這都為發展地效翼船的水上高速運輸、旅游、石油開發、緝私巡邏等提供了優越的天 然條件。
     海南作為國際旅游島,得益于優越的地理條件和海島旅游的興起,地效翼船不僅可以作為運載工具縱橫穿梭于各島之間,還可以在旅游業大顯身手。因此,地效翼船在我國特別是海南的應用有著得天獨厚的自然條件。

     據了解,海南計劃建造一個集地效翼船生產制造、飛行員培訓、直升飛機維修保養基地的高科技產業園。其中生產制造基地有地效翼船的研發、設計、 制造與運用,水陸兩棲飛機的研發、設計、制造與運用;直升飛機維修保養基地有米-171直升飛機維修等。未來地效翼船年生產力將達50艘,年產值將達10 億元。


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