一、地效飛行器的飛行原理
當運動的飛行器貼近地面或水面飛行時,氣流流過機翼后會向后下方流動,這時地面或者水面將產生一股反作用力,當它在距離水面等于或小于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,并由此開辟了地效飛行技術。
地效飛行器的理論核心,在于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。
二、地效飛行器的技術特點
(一)適航性強
航速快、承載量大、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,用于突擊登陸,能夠輕易越過岸邊反登陸障礙物和地雷。
(二)巡航速高
地效飛行器由于只是近水,但是在水面以上的空間低空飛行,它的航速是普通艦艇的10倍甚至10倍以上,是氣墊船的3倍以上。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“里海怪物”地效飛機,裝備10臺發動機,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。
(三)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。
(四)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。
(五)用途廣泛
在軍事領域,地效飛行器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,地效飛行器不僅可用于客、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,地效飛行器的出現,將引起21世紀海上交通運輸的革命。
(六)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只尚且經常相撞, 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,這意味降落時的沖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么多年,看起來威猛,但實際上都是以巨額資金支撐起來的無底洞 。
盡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。
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