【探秘貼地鯤鵬】鯤鵬

　　 　　美國(guó)打類(lèi)似“海灣戰(zhàn)爭(zhēng)”、“沙漠風(fēng)暴”這樣的大型戰(zhàn)爭(zhēng)，需要用航母提前半年運(yùn)兵，如果“鵜鶘”號(hào)研制成功，讓幾架“鵜鶘”從美國(guó)本土運(yùn)載裝備和軍隊(duì)過(guò)去，只需一兩個(gè)星期就完成戰(zhàn)略部署了。
　　
　　一種飛行高度只有0.5米至3米、時(shí)速可達(dá)200多公里的地效飛行器目前正在上海同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行研制。名為“鯤鵬”號(hào)的這臺(tái)飛行器將同時(shí)具有飛機(jī)的翅膀與適應(yīng)水面航行的平坦船底。
　　“地效飛行器與空氣動(dòng)力學(xué)長(zhǎng)期以來(lái)遵循的‘高度就是效率’的準(zhǔn)則相抵觸，作為一種新型交通工具，它將帶來(lái)人類(lèi)交通運(yùn)輸業(yè)的革命�！�8月7日，“鯤鵬”號(hào)總設(shè)計(jì)師、南京航空航天大學(xué)教授錢(qián)智聲接受了《新民周刊》專(zhuān)訪，71歲的錢(qián)智聲教授此前曾任AD――100、AD――100T輕型飛機(jī)與“天使鳥(niǎo)”號(hào)地效翼艇的總設(shè)計(jì)師。
　　
　　神奇的升力
　　
　　記者：“鯤鵬”號(hào)的研制進(jìn)展如何?
　　錢(qián)智聲：“鯤鵬”號(hào)是12座掠海型具有高飛能力、全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的新一代地效飛行器，總重4噸左右，巡航速度為180公里/小時(shí)，最高速度可達(dá)200至220公里/小時(shí)，航程為1000公里，預(yù)計(jì)3年時(shí)間可以研制成功。
　　記者：很多人都不了解地效飛行器究竟是什么。
　　錢(qián)智聲：飛行器在空中飛行時(shí)，機(jī)翼下方的壓力大于其上方的壓力，產(chǎn)生升力，托著飛行器運(yùn)行；地效飛行器則是利用地面效應(yīng)進(jìn)行飛行。當(dāng)飛行器貼近水面或地面，即在地效區(qū)飛行時(shí)，飛行器底下的空氣受到擠壓、流動(dòng)受阻塞，壓力增大，從而產(chǎn)生附加的升力。
　　另外，當(dāng)飛行器在空中飛行時(shí)，下翼面氣流繞過(guò)機(jī)翼的兩端時(shí)，會(huì)產(chǎn)生翼尖旋渦，導(dǎo)致升力方向向后傾斜，形成一種誘導(dǎo)阻力。但如果飛行器極其貼近水面或地面飛行時(shí)，旋渦被“壓扁”，渦流的強(qiáng)度變小，從而引起的阻力也變小。這種升力增加阻力減小的現(xiàn)象就叫做“地面效應(yīng)”。利用地面效應(yīng)進(jìn)行飛行的飛行器叫做“地效飛行器”。
　　與同等重量在空中飛行的飛行器相比，地效飛行器飛行的升阻比(升力與阻力之比)要大得多!升阻比大了，耗油率減少了，有效運(yùn)載量便增加了。
　　記者：地效飛行器有哪些優(yōu)點(diǎn)?
　　錢(qián)智聲：給你講個(gè)故事吧。1932年5月24日，德國(guó)一架名叫“多克斯”的水上飛機(jī)正在大西洋上空正常飛行，忽然，因發(fā)動(dòng)機(jī)部分油路堵塞，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，飛機(jī)隨之下落。一場(chǎng)機(jī)毀人亡的事件頃刻即將發(fā)生，但奇跡卻在那時(shí)出現(xiàn)了：當(dāng)飛機(jī)掉到距海面10米左右時(shí)，不知從哪里來(lái)的一股神奇的升力，巧妙地將飛機(jī)拉平，并一直讓它保持在這個(gè)高度上向前飛行；最后，這股“魔力”將飛機(jī)完好無(wú)損地送到了目的地。
　　后來(lái)空氣動(dòng)力學(xué)家的研究表明，當(dāng)運(yùn)行的飛行器距離水面很近時(shí)，升力會(huì)陡然增加。
　　相比飛機(jī)，地效飛行器的優(yōu)點(diǎn)是，第一，經(jīng)濟(jì)性好，可多載重。第二，它一般在貼近水面幾米的高度飛行，比起在高空飛行的飛機(jī)，安全性更好。第三，可以大型化。地效飛行器設(shè)計(jì)得很龐大，反而能更好地體現(xiàn)出自身優(yōu)勢(shì)。另外，它的“跑道”就是海面，從而不需要對(duì)地面設(shè)施和場(chǎng)地進(jìn)行大量投資，而大型飛機(jī)對(duì)跑道的要求很高，地面設(shè)施投入很龐大。巨型飛機(jī)降落時(shí)，地面還會(huì)帶來(lái)微弱的長(zhǎng)波“地震”波，這會(huì)危害機(jī)場(chǎng)的建筑結(jié)構(gòu)。有可能會(huì)使一些機(jī)場(chǎng)大樓里的建筑出現(xiàn)裂縫。
　　地效飛行器還被稱(chēng)作“地效飛船”、“地效艇”、“沖翼艇”等等。雖然叫做船、艇，但它的速度比普通船舶快十幾倍甚至幾十倍。因?yàn)榈匦эw行器是離開(kāi)水面飛行，而水的密度是空氣密度的800倍，這是它的速度能上去的重要原因；它的適航性與抗浪性都好，非常平穩(wěn)、舒適，而且機(jī)動(dòng)性好，能躲開(kāi)對(duì)方雷達(dá)的探測(cè)，在軍事上更顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　從“里海怪物”到“鵜鶘”
　　
　　記者：目前世界上有哪些國(guó)家在進(jìn)行地效飛行器的研究?
　　錢(qián)智聲：1935年，芬蘭人托伊沃•卡里奧設(shè)計(jì)了一種“翼展小于艇長(zhǎng)”的飛行雪橇，能快速行駛于崎嶇的山地，但因?yàn)橄到y(tǒng)不夠穩(wěn)定而被淘汰。
　　
　　前蘇聯(lián)是最早開(kāi)展地效飛行器研究的國(guó)家，1958年，蘇聯(lián)中央水翼設(shè)計(jì)局總設(shè)計(jì)師P.E.阿列克謝耶夫開(kāi)始在海軍開(kāi)發(fā)第一個(gè)地效翼船模型計(jì)劃。1967年夏天，眾多情報(bào)分析專(zhuān)家聚集在華盛頓的美國(guó)國(guó)防情報(bào)局，共同解讀一張極不尋常的間諜衛(wèi)星照片，照片拍攝自里海邊上的一個(gè)蘇聯(lián)小城市，在一圈圍墻里，停放著一臺(tái)巨大的機(jī)器，它比當(dāng)時(shí)已知的任何飛機(jī)都大得多，但機(jī)翼卻出奇地短，看上去似乎根本無(wú)法飛行，它被稱(chēng)為“里海怪物”。
　　那以后的10年中，疑團(tuán)被逐一解開(kāi)，美國(guó)方面后來(lái)得知“里海怪物”是一架總重540噸、巡航速度為400至450公里/小時(shí)、利用被稱(chēng)為“地面效應(yīng)”的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象運(yùn)載大量貨物高速掠過(guò)水面飛行的新型飛行器。
　　1966年，由阿列克謝耶夫設(shè)計(jì)的“里海怪物”建成了，之后，蘇聯(lián)有了裝備海軍的一批大型地效飛行器，比如1972年研制成功的“小鷹”號(hào)地效飛行器，總重120噸，巡航速度為350公里/小時(shí)，能快速運(yùn)兵，在2002年俄羅斯海軍的海上演習(xí)里還可以看到“小鷹”號(hào)；上世紀(jì)80年代他們研制成功了“雌鷂”號(hào)地效飛行器，總重400噸，巡航速度為450至550公里/小時(shí)，能在海上發(fā)射6枚導(dǎo)彈；其他的還有“雨燕”號(hào)、“伏爾加”號(hào)、“救生員”號(hào)等地效飛行器，其中，“救生員”號(hào)用于海上緊急救護(hù)，直到現(xiàn)在還在使用。
　　蘇聯(lián)解體后，地效飛行器的發(fā)展一度停滯，但現(xiàn)在俄羅斯總統(tǒng)普京要求重新恢復(fù)地效飛行器的發(fā)展計(jì)劃。就戰(zhàn)略作用而言，地效運(yùn)兵艦可在1至3米的雷達(dá)盲區(qū)超低空高速飛行，對(duì)方發(fā)現(xiàn)不了，這讓它在軍事上有極大優(yōu)勢(shì)。
　　目前，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、日本、中國(guó)都在進(jìn)行地效飛行器的研制工作。
　　美國(guó)在上世紀(jì)60年代開(kāi)始開(kāi)始研究地效飛行器，但當(dāng)時(shí)并不被看好，他們將更多資源投入太空計(jì)劃。英國(guó)受美國(guó)影響，一度重視研究氣墊船。
　　但如今，美國(guó)加速發(fā)展地效飛行器技術(shù)。在2004年推出“鵜鶘”號(hào)地效飛行器研制計(jì)劃之前，美國(guó)曾專(zhuān)門(mén)斥資500萬(wàn)美元派人員赴俄羅斯考察；就在前幾年，美國(guó)買(mǎi)去了“里海怪物”及其技術(shù)，將它改造成為民用郵輪。
　　記者：“鵜鶘”號(hào)的研制進(jìn)展怎樣?
　　錢(qián)智聲：現(xiàn)在，美國(guó)波音公司正在為美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)空中巨無(wú)霸“鵜鶘”號(hào)，這個(gè)目前世界上最大的地效飛行器比“里海怪物”的體形更龐大，它的自重約1400噸，有效載荷超過(guò)1270噸，重量相當(dāng)于7架滿載的波音747飛機(jī)，翼展長(zhǎng)達(dá)150米，長(zhǎng)度相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)，螺旋槳的直徑有5層樓高。這個(gè)空中巨無(wú)霸可以在距水面6米高處以480公里/小時(shí)的速度輕快掠過(guò)水面，最大飛行高度可達(dá)6000米，其燃油消耗量?jī)H為同級(jí)別的普通飛機(jī)高空飛行時(shí)的一半。
　　在運(yùn)輸陸軍裝備時(shí)，船只的速度太慢，飛機(jī)的運(yùn)量又遠(yuǎn)難以滿足需要�！谤Y鶘”號(hào)地效飛行器可裝載3000多人，它能裝運(yùn)180個(gè)2.4米×2.4米×6米的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，運(yùn)載能力是目前最大運(yùn)輸機(jī)的10倍，速度也比普通船運(yùn)快10倍。美國(guó)打類(lèi)似“海灣戰(zhàn)爭(zhēng)”、“沙漠風(fēng)暴”這樣的大型戰(zhàn)爭(zhēng)，需要用航母提前半年運(yùn)兵，如果“鵜鶘”號(hào)研制成功，讓幾架“鵜鶘”從美國(guó)本土運(yùn)載裝備和軍隊(duì)過(guò)去，只需一兩個(gè)星期就完成戰(zhàn)略部署了。
　　記者：那么，中國(guó)的地效飛行器的研究進(jìn)展如何?
　　錢(qián)智聲：我國(guó)從1958年就開(kāi)始研究地效飛行器，中國(guó)在過(guò)去幾十年里，主要在船舶制造系統(tǒng)發(fā)展了一些地效飛行器技術(shù)。
　　1985年，中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院與求新造船廠設(shè)計(jì)并建成了750號(hào)地效翼船，總重750公斤，巡航速度為130公里/小時(shí)；1997年，751號(hào)即“天鵝”號(hào)地效翼船首次試飛成功，可載客15至20人，離水飛行速度為130公里/小時(shí)。
　　1995年，中國(guó)航空總公司第605研究所、中國(guó)航天總公司第701研究所等單位聯(lián)合研制DXF――100地效飛行器，1998年首飛，可載客15人，起飛重量為4800公斤。中國(guó)船舶總公司第702研究所自上世紀(jì)60年代起先后推出了“信天翁”系列地效艇。1999年，“信天翁”4號(hào)地效翼艇研制成功，可乘坐21人。
　　2002年元月，由我擔(dān)任總設(shè)計(jì)師的AB――606型“天使鳥(niǎo)”號(hào)6座掠海地效翼艇在海南三亞地區(qū)海面試航，“天使鳥(niǎo)”號(hào)于2003年3月研制成功，巡航速度為130公里/小時(shí)，最大飛高為30至50米，但之后由于資金等原因，只生產(chǎn)了一架。
　　
　　運(yùn)營(yíng)需專(zhuān)門(mén)航線
　　
　　記者：目前有沒(méi)有研制成功的地效飛行器投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)的實(shí)例?
　　錢(qián)智聲：德國(guó)跟澳大利亞、新加坡共同研制的FS8地效翼艇已在美國(guó)阿拉斯加?xùn)|南面的幾個(gè)小港口運(yùn)營(yíng)了10年，目前FS8仍在幾條航線運(yùn)行，主要用于游客觀光。
　　據(jù)我所知，我國(guó)研制成功的信天翁5號(hào)目前在東北某湖面用于邊防巡邏；DXF――100地效飛行器生產(chǎn)過(guò)兩架，目前在太湖地區(qū)用于旅游觀光，像摩托艇那樣供游客乘坐。
　　記者：地效飛行器的研究目前面臨的主要困難與瓶頸是什么?
　　錢(qián)智聲：地效飛行器的關(guān)鍵技術(shù)已突破，但由于飛行時(shí)離開(kāi)水面，很多復(fù)雜參數(shù)的變化會(huì)影響它飛行的穩(wěn)定性，這是個(gè)挑戰(zhàn)，要讓社會(huì)普遍接受它，還要一個(gè)過(guò)程�！袄锖９治铩痹谶\(yùn)行時(shí)就曾摔過(guò)幾次。其次，地效飛行器的動(dòng)力要求與飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)不同，它應(yīng)該是起飛時(shí)短時(shí)間能提供很大的功率，而進(jìn)入巡航時(shí)有較好的經(jīng)濟(jì)性，這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)還要加速研制開(kāi)發(fā)。地效飛行器在鹽霧環(huán)境中工作，所有的地效飛行器上岸后，都需用大量淡水沖洗，它對(duì)材料要求很?chē)?yán)格，需要使用耐強(qiáng)腐蝕的材料。還有一點(diǎn)也很重要，地效飛行器需要準(zhǔn)確、靈敏的高精度小量程高度表，這也需要解決和突破。
　　記者：在你看來(lái)，地效飛行器發(fā)展的前景如何?今后可用在哪些領(lǐng)域?
　　錢(qián)智聲：地效飛行器集航空、航海的優(yōu)點(diǎn)于一身，是介于飛機(jī)與船舶之間的一種新型有效的交通運(yùn)輸工具。地效飛行器是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)，將帶來(lái)21世紀(jì)交通領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。50座、20噸級(jí)、巡航速度為300公里/小時(shí)的地效飛行器已被國(guó)防科工委“十一五”規(guī)劃列為我國(guó)民用通用航空方面重點(diǎn)支持的三個(gè)機(jī)種之一。
　　我認(rèn)為，海關(guān)緝私、漁政管理、客運(yùn)運(yùn)輸部門(mén)和海上旅游觀光都很需要高速的地效飛行器，它比同重量的飛機(jī)省油在30%以上，制造、運(yùn)營(yíng)、維修的成本則低30%以上，有效載重量也更大。比如，一架波音747飛機(jī)的運(yùn)載量?jī)H為其自重的20%，而前面提到的“鵜鶘”號(hào)，有效載重近50%!
　　我專(zhuān)門(mén)考察過(guò)一些沿海城市，如果地效翼艇投入使用，可以讓我國(guó)沿海的40多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)快速短途通航，不僅提高了辦事效率，而且很安全。另外，我國(guó)對(duì)一些沿海島嶼的主權(quán)行使也可節(jié)省大量時(shí)間。
　　但也有現(xiàn)實(shí)的困難，地效飛行器的投入使用需要比較寬闊的水面，在密集的港灣、河道則無(wú)法投入使用。作為一種新型交通工具，地效飛行器需要建立專(zhuān)門(mén)航線才能投入使用。如果要在我國(guó)運(yùn)營(yíng)地效翼艇，運(yùn)營(yíng)方需向交通部申請(qǐng)專(zhuān)門(mén)航道，否則，它運(yùn)行時(shí)撞了來(lái)往的船只怎么辦?“鯤鵬”號(hào)要正式投入運(yùn)行，也面臨這樣的障礙。地效飛行器的航線問(wèn)題需要國(guó)內(nèi)外組織協(xié)商解決。

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