基本簡介
地效航母又稱(掠海、地效飛行器 )地效翼船或沖翼艇,是一種具有優良超低空巡航能力的運載工具。這種飛行器的外表與普通飛機、船隻和車輛都相差甚遠,卻能像飛機一樣飛行,像船隻和車輛一樣“行駛”,即可實現低速排水航行、中速掠地(水)航行、高速升空航行3種航態,堪稱足以自如來去海陸空的“三棲俠”。
它如此神通廣大,要歸因於地面效應(又稱“地屏效應”)產生的托力。當飛行器貼近地(水)面飛行時,由於機翼下表面離飛行界面很近,氣流流過飛行器裝有的固定機翼後,會向後下方流動。這時,地(水)面將產生一股反作用力,阻擋飛行器機翼下墜。地(水)面與飛行器機翼間的氣流受到壓縮,機翼下面的壓力升高,這樣機翼的升力就增大了。這股升力不僅足以托起飛行器的重量,還可以使飛行器具有很大載重量。這就是“地效飛行航母”的工作基理。
在軍事領域,它可以用於執行偵察、巡邏、反潛、布雷、掃雷、救生等任務,也可擔負沿海、島嶼和艦隊之間的快速機動和補給任務(如作為遠程奔襲飛機的加油站),裝上飛彈等武器後則可輸送登入部隊或擔任進攻任務。
在民用領域,它不僅可用於客、貨運輸,還可用於資源勘探、搜尋救援、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。
歷史沿革
地效航母應該不是什麼秘密武器。早在20世紀60年代,當時美國的照相偵察衛星發現,前蘇聯正在裏海試驗一種十分奇怪的飛行器。它樣子像飛機,但飛行過程貼近海面,飛行速度快、載重量大。美軍情報官員對這種飛行器百思不得其解,弄不清這是一種什麼新式武器,只好稱其為“裏海怪物”。20世紀下半葉,前蘇聯放棄了地效飛行器的研製,將主要科技力量投入到了與美國的太空爭奪。時隔50餘年,隨著地效飛行器關鍵技術的突破和發展,世界主要軍事強國在這一領域的爭奪日趨激烈。
早在1932年,芬蘭發明家率先製造出了世界上首架地效飛機。後來,美國、蘇聯、英國、日本等國也相繼研製了多種試驗型地效飛機。前蘇聯先後研製出20餘種型號的地效飛行器,“小鷹”、“雌鷂”等型號已經編入部隊使用。目前,俄羅斯全面繼承了前蘇聯“小鷹”、“雌鷂”等地效飛行器的研製成果,在地效飛行器技術上處於明顯的領先地位。隨著俄羅斯經濟的復甦以及對地效飛行器戰略作用的重新定位,俄總統普京要求重新啟動研製工作,並制定了新的地效飛行器發展計畫。美國一直認為,地效飛行器是解決危機的重要力量。也開始在該領域的發展逐步加速。
有專家預測,地效航母將是未來登入作戰最理想的工具,對此,孫連仁表示,可以說,地效航母是人類繼車輛、船舶、飛機之後的第四大交通運輸工具,它憑藉其獨特的性能優勢獲得了諸如“突擊登入的理想工具”、“海上救援流動醫院”、“海上超低空作戰平台”等等的美稱。因此,完全可以運用地效飛行器作為未來登入作戰的理想工具。
工具特徵
第一,適航性強。它在浪高1.5米以下飛行穩定;浪高超過1.5米,仍可飛行,且基本不受波浪影響。它還可輕而易舉地飛越一般地面交通工具難以逾越的沙漠、沼澤、江河、雪地和冰川等。
第二,航速快。在搭載十幾架飛機的情況下,它的飛行時速可高達五六百公里,是包括航母在內的普通艦艇的10倍左右、氣墊船的2到3倍,連直升機也望塵莫及,更不用說普通車輛。這又帶來兩大優勢:首先,把這種飛行器做為航母平台後,噸位和尺寸比目前的航母小得多,且搭載在上面的戰鬥機不需滑跑就能“垂直”起飛和降落;由於反應靈敏,生存力也較強,故比普通航母更適於充當海上航空基地平台;其次,這種高速攻擊平台能使敵人防不勝防。
第三,隱蔽性好。由於貼近水面或地面飛行,故不易被對方雷達和紅外探測系統發現,也不易被敵方艦載和地面防空火力擊中,超低空飛行時還可進行反潛作戰。
第四,操縱性好,適於乘坐。它利用襟翼可實施倒退懸停及垂直起降;通過方向舵、升降舵、襟翼可進行無坡度急轉彎,甚至就地迴轉。與一般飛機和高速船相比,它有飛機的高速度,但沒有飛機高空墜毀的危險;飛行中不與水面接觸,因此也沒有船舶的顛簸。
第五,經濟性好。地效飛行器的單位載荷油耗,要比高速航行的艦船低得多,與低速航行的艦船基本相當。與普通飛機相比,其載重大一倍,油耗省一半,航程增加50%。
基本原理
地效航母在靠近地面或水面的高度飛行,其原理是地效航母在運動過程中,地效航母下方會產生一股向後下方運動的氣流而使飛行器獲得反作用力,此外,由於地效航母靠近地面或水面運動,之間的空氣受到壓縮,嚴重阻滯了飛行器的下降,這兩股力外加本來就有的由於機翼上下的壓強差而產生的舉力,總共是3種向上的作用力。地面飛行效應必須在貼近地面或水面的高度快速運動才能取得。
地效飛行器比傳統飛機多出了兩個向上的作用力,這是它有效載荷比飛機大得多的原因。地效航母的飛行介質不是水而是空氣,這是它的速度遠遠大於艦船的原因。很高的升阻比促成早在飛機發明的初期,人們就發現飛機在下滑降落過程中,當機翼接近地面時,雖然機身的速度在降低,但機翼產生的升力卻沒有同步減少,飛機會在升力的支持下繼續飄飛一段距離,這種現象引起空氣動力學家的注意,繼而把這種現象稱為機翼的地效應,之後便研究把這一現象套用到飛行器上,
這樣地效航母在高速貼海飛行時,機翼和海面形成狹窄氣流通道,使進入的高速氣流被阻塞減速,壓力升高,形成動態氣墊,在機翼下表面形成向上的升力,在同樣在地效飛行器的研製方面,蘇聯/俄羅斯一直走在前列,地效飛行器的飛行原理與飛機並沒有本質上的差別,地效航母的機翼產生的升力同樣和氣流流過機翼的速度,機翼的形狀,機翼相對於氣流的迎角等因素有關,因此,也可以用升阻比這個經常用於衡量飛機性能好壞的指標來對地效航母的飛行特點進行大概的描述,據研究人員估測,地效航母的升阻比理論上可以達到30~50以上,而現在的大型運輸機的升阻比僅為13~16,如此高的升阻比使地效航母成為一種十分經濟的高速運輸平台,正是由於以上原因,人們才構想將其發展成為地效航母。
技術障礙
不過地效航母也面臨著技術上的障礙。首先是由於貼近地面或水面高速運動,沙子和水將以極高速度“轟擊”飛行器,對飛行器的材料強度要求很高,其次是地面高度的不定和海況的變化給飛行器的運行帶來的極端不穩定。
地效航母的研究很早,蘇俄、美國和中國都已經生產出了能夠供實用的樣品,但鑒於面臨的技術障礙,各國都還對於是否投入重金打造把握不定。最大的難度是迄今為止,地面效應的原理還沒有完全搞清楚。蘇聯的“裏海怪物”是直到國外偵察衛星把其照片轉發到地面後才使俄羅斯地效飛行器的研究公諸於眾的第一架地效飛行器。它長近100米,翼展37.6米,重544噸,裝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。它不僅能在低空飛行、水上滑行,而且能越過沙丘、沼澤地、雪丘等執行搜尋潛艇、運送裝備,其中包括飛彈裝備的任務,可奔襲數千千米。由於它在超低空領域飛行,傳統的雷達很難發現它。“裏海怪物”由蘇聯紅色安爾科沃工廠生產,其試驗工作先後持續了15年之久。俄羅斯1989年裝備海軍一艘500噸級的地效飛行器,是一個飛彈發射平台,裝6枚飛彈,已航行5萬多公里。1998年,另一架改成了空中醫院,住500人,150個病床。他們計畫研製1000噸、1500噸、2000噸的地效航母。1995年7月,俄議會通過了《開發地效飛行器工程》的專項決議,要求政府對地效飛行器的研究與發展工作給予更多的扶持,以保證俄羅斯在該技術領域的領先地位。
美國在這一領域由於早年判斷有誤,因而相對落後,但也不差。應五角大樓的要求,美國波音公司正在研製一種巨型地效飛行器。與這種飛行器相比,目前已有的巨型運輸機簡直就形同侏儒。波音公司將這種飛行器命名為“鵜鶘”運輸機。機身長110米,翼展達152米,載重量為1270噸。一次可以運載17輛M─1主戰坦克,或者3000名全副武裝的士兵。而目前世界上最大的運輸機安─225機身長為84米,翼展88米,載重量只有250噸。
中國在研究大型地效航母上取得了很多進展。中國目前研製的最大“長河6型”地效航母最大運載能力為500噸級。7型在設計中,最大載荷能力為1100噸級。
對於地效航母,因為隨著地效飛行器的超大型化,地效航母固有的缺點將消失,起碼是大大減弱。比如塵土和水對飛行器的破壞,由於體積龐大,飛行高度得以提升,“贓物”自然就減少了;再如地面和海況的變化造成的飛行不穩,由於體積龐大,各種不穩定因素有可能互相抵消,地效航母在海面上活動,具有高速運動的空間,只要速度加大,上述兩個缺點更容易克服。
發展前景
地效飛行器是一種利用地面效應提供支承力而飛行的運載工具,它的外形同水上飛機有些相似,機翼面積很大,由於貼近地面(或水面)飛行,機翼下表面形成氣流的"堵塞",使機翼升力增加,誘導阻力減小,因而大大提高了機翼的升阻比,與普通飛機相比,地效飛行器具有升力大,有效載荷多,節省燃料和航程遠等特點,與高速海上交通工具氣墊船相比,其遠航性能和巡航速度更為優越.因此,地效飛行器一直是專家看好的高速高效運輸工具,更是許多軍迷心馳神往的作戰平台,尤其是在其基礎上發展而來的地效航母,並不需要昂貴複雜的彈射器和危險困難的下滑阻攔著艦起降方式,更使得地效航母受到青睞,這裡所說的地效航母,是一種以大型地效飛行器作為海上高速移動航空基地,搭載數十架高性能戰鬥機或近百架無人機,,執行現有航母所承擔的海上反潛,反艦,對陸攻擊及偵察預警等任務的海上作戰平台,那么,到底該怎樣來認識地效航母,它和現有航母相比,有什麼獨特之處。
在於海上新霸主的眾多絕活行駛速度高,行駛速度高是地效航母相對於現有航母最顯著的特點,這種特點不但帶來了戰術上的優勢,而且還有助於艦載機的起飛與降落,目前,普通艦艇的航速一般在30節左右,氣墊船為40~40節,而地效飛行器航母則高達100~320節。機動性能好地效航母良好的機動性能體現在它的通用性和兩棲性,地效飛行器航母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,另一方面,它能根據需要靈活調節飛行高度,速度,順利越過專為登入艇,氣墊船設定的垂直障礙,而且還不受海區,海岸和複雜地形的限制,較好地解決了一般排水型登入艇對登入場地條件要求高,無法直接輸送登入兵上陸的問題,載重量大,保障效率高,與普通飛機相比,地效航母的載重量大得驚人,從而填補了海上和空中運輸器之間的空白地效航母一次可迅速輸送00至000名士兵及數輛坦克,使一般登入艇望塵莫及。以美國正在研製的地效飛行器航母為例,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,6架直升機,幾十輛汽車和火炮,滿載巡航半徑約6350千米,最大巡航速度為470千米/小時。
同時,由於地效航母的特殊性能,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,還可充分發揮其優點,用於各種作戰物資,人員的輸送,進行快速保障,隱蔽性好。突防能力強地效航母綜合了艦船和飛機的優點,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,使對方難覓蹤跡;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,這種獨特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,因此,地效航母可運載偵察,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,經濟性好,和現有航母相比,地效航母除了在行駛速度和載重係數方面有優勢外,在製造成本和運行費用方面也占有一定的優勢。
發展現狀
有著紮實的基礎條件要說地效飛行器航母,就得先講講地效飛行器,追根溯源,作為地效航母主體的地效飛行器,其發展已有70多年的歷史,早在1932年,芬蘭發明家卡里奧就率先製造出了世界上首架實用型地效飛行器,該飛行器長2.6米,寬1.93米,有效載荷80千克,五十年代末期,蘇聯,美國,英國,日本等世界各主要軍事大國都開展了地效航母的研製工作,其中蘇聯/俄羅斯的研製水平最高。
在其製造的地效航母中,起飛重量最大的裏海怪物已經達到540噸,即使是技術比較成熟的小鷹級飛行器重量也為150噸,自二十年前服役以來,已經完成了幾墨三型莖百次飛行任務,飛行總行程達到40萬千米,目前,俄羅斯正在實施一項發展地效飛行器系列產品的計畫,最大的起飛重量達到5000噸,有效載重3750噸。美國已經著手研製500噸到900噸的地效飛行器,並開始了5000噸的方案設計而法國,英國和德國這幾年也不甘落後,紛紛開始了自己的研製計畫。
值得一提的是,在地效航母研製方面,中國也有所進展,已經研製出幾型起飛重量在5噸左右的實用產品,目前正在進行起飛重量為9噸中型方案和起飛重量為470噸重型方案的設計,從以上情況看,地效航母有著相當紮實的基礎條件前景和發展。
引發怪論
歐洲軍事評論員諾米爾·敦蓋普立德透露,中國已在研究地效飛行器上取得很大進展,並將在研發大飛機的同時,逐步推進“地效航母”計畫。地效飛行器原本不是什麼新科技,但卻被西方某些人炒作成了中國“秘密武器”。
西方軍事評論員發怪論:敦蓋普立德之所以語出驚人,是因為他在珠海航展上看到了中國某公司展出的一款大型地效飛行器模型。據悉,這實際上是一艘地效載機飛機。中國目前研製的“長河6”型地效飛行器,最大運載能力為500噸級。“長河7”型在設計中的最大載荷能力為1100噸級。
對於該款模型,廠家並沒有給予更多的說明。不過敦蓋普立德卻充分發揮了自己的想像,稱中國研製這種飛行器,就是為了解決中國濱海地區制空權問題,特別是想控制台灣海峽以及日本與中國交接海域。不僅如此,他還捕風捉影地強調說,中國一面積極建造傳統的 航空母艦,一面又發布了這么“奇怪的”飛行器,說明中國在後面的動作更大;一旦中國的“地效航母”真的問世,台海以及東海海域的制空權問題,就將成為未來美國海軍最頭痛的問題。
由於地效飛行器的優良性能,世界強國都曾競相發展,其中尤以前蘇聯最為突出。早在1957年,前蘇聯就研製出世界上第一艘實用型地效飛行器,此後又研製了20多艘試驗船。世界第一軍事大國美國,目前也正積極發展一種超大型地效飛行器,該型飛行器已被命名為鵜鶘。軍事專家表示,由於美國在超大型飛機方面的研究實力領先全球,因此“鵜鶘”才是真正意義上的“地效航母”。此外,德國、英國、日本在地效飛行器研究方面,也不斷取得階段性成果。
雖然中國近年來在地效飛行器研製方面也取得了長足的進步,但軍事專家對敦蓋普立德關於中國要把地效飛行器用於未來台海戰爭的說法,卻頗不以為然。眾所周知,台灣海峽寬度不過370公里,而“地效航母”的作用則是發揮類似航母遠程、遠洋威懾和打擊作用,如果真讓“地效航母”在台海戰爭中使用,那無疑是放了一個靶子讓台軍攻擊。