据美国“国家利益”网站报道,俄罗斯正在研制“奥兰”级地效飞机,将于2027年前研制并装备导弹。
地效飞行器,又称翼地效飞行器或翼效飞行器。简单来说,有点像一种特殊的飞机。当靠近地面或水面飞行时,它利用地面效应(或机翼-地面效应)来获得更大的升力。
普通飞机或鸟在空飞行时,利用斜翼或鸟翼对空空气施加向下的压力,从而获得空空气的向上反作用力,即升力。一般来说,速度越快,升力越大。但是,当飞机或鸟靠近地面或水面飞行时,由于机翼下方的空气同时受到机翼和下方地面的压缩,所以反作用力会比在高空水平飞行时大得多。因此,飞机或鸟类获得更多的升力并减少阻力。这种物理现象被科学家称为地面效应(或机翼效应)。
自然界的很多鸟类,尤其是天鹅和大雁,都会利用这种效果飞近地面或水面来节省能量。据此,科学家开发了“地效飞行技术”。这种技术应用的一个典型例子是地面效应飞机。
地效飞行器的基本飞行方式与普通飞机相似,但主要是接近地面和水面,因此容易产生地面效应,获得额外升力。由于这种比普通飞机大得多的升力,地效飞行器可以承载更多的载荷。
因为地面效应只能在很低的高度产生,所以地效飞行器离地面不能太高。一般认为,只有离地高度不高于飞机翼展的一半时,才会产生明显的地面效应。因此,翼展30米的飞机应该在15米高度以下飞行,甚至翼展100米的大型飞机也应该在离地50米高度以下飞行。换句话说,地效飞行器的高度比普通飞机低得多。此外,由于陆地上的地形不可避免地会出现起伏或者遇到障碍物,为了达到低空飞行很容易发生碰撞,所以地效飞行器通常选择在水面上飞行,尤其是在海面上。
然而,地效飞行器与普通船只大不相同。船在水上航行,而假发船在水上航行。相对来说,地效飞行器和气垫船是相当相似的,都是通过一层高压气体与地面或水面隔开的。不同的是气垫船通过自身发动机喷射高速气体产生高压气垫,地效飞行器根据地面效应高速运动产生高压气垫。因此,有人把地效飞行器称为“飞机、轮船和气垫船之间”的运输工具。
地效飞机作为运送部队、物资或作战武器的平台,有很多优势。最直观的是它飞的比船快,运的比飞机多得多。
在水面航行的普通船舶面临水阻和浪阻,大部分发动机动力用于对抗水阻,因此大中型运输船舶的航速只能达到每小时50-60公里,而水翼船、气垫船等特种高速船的航速只能达到100公里左右。一般情况下,地效翼船在排水道行驶时可以达到气垫船和水翼船一样的速度。在离水面几米的高度巡航时,时速可达四五百公里以上,是普通船舶的十倍,气垫船和水翼船的五倍左右。另外,普通船和水翼船只能在水上行驶。气垫船虽然可以在沙滩上降落,但只能在相对平坦的地面上行驶,穿越不太高的障碍物。另一方面,地效飞行器可以长时间在距离地面5-10米的地效飞行,必要时甚至可以上升到几百米甚至几千米的高度。[/k0/]它的越障能力完全是舰船无法比拟的。困扰普通舰船的浅滩、暗礁、鱼雷、水雷、挡网、海浪等也很难影响地效飞行器。靠泊不需要专门的码头。这导致其发动机功率和适用性远远超过船舶。
与飞机相比,地效飞行器的主要优势在于携带效率高。普通飞机完全依靠空气体产生升力,需要消耗大量动力才能加速。但地效飞机利用地面效应获得额外升力,因此比普通飞机省油,对起降要求较低,不需要专门的起降场地。另外,由于它们可以长时间在不到10米的高度飞行,基本位于雷达盲区,所以地效飞行器的隐身性能相当好。无论是带兵突袭,还是用导弹攻击,都能达到意想不到的效果。地效飞行器也比普通飞机大得多。作为未来的标准化平台,加载各种功能模块比普通飞机更方便。
既然假发工艺有那么多优点,为什么现在还没有完全普及呢?这与它固有的缺点有关。
首先,介于飞机和轮船之间的地效飞行器,既有两者的优点,也必然会吸收两者的缺点。它载重量比飞机大,比轮船快,所以载重量不如轮船,发动机功率也不如飞机。目前国际上已经有一套成熟的机舰使用机制,其中地效飞行器只能尝试集成。
其次,假发工艺最大的限制是它的高度。虽然理论上可以飞到几公里空的高度,并且在翼展的一半以内可以有地面效应,但在翼展的十分之一左右才能有明显的最佳效果。这意味着最好将地效飞行器的高度保持在3-10米以下。超过这个高度,它就变成了一架飞机,消耗了惊人的燃料。陆地上大部分地区达不到要求。
在海洋上,地效飞行器的全天候作战能力也相对较差。虽然海浪影响不大,但如果遇到恶劣天气的大风大浪,地效飞行器可能会失去控制。在苏联时代,“里海怪物”在实验中被巨浪摧毁。况且现代海面上民船太多,地效飞机以每小时几百公里的速度,在空数米的高度飞越海洋。一旦发生路线冲突,那简直就是灾难性的后果。
规模和效率也有矛盾。数学上,地效飞行器的尺寸越大,高度范围越大,地效飞行器的稳定性越好。但是过大的体型会使目标明显,容易被攻击。同时,地效飞行器的重量比飞机大,着陆时的冲击力会比飞机大得多,影响其材料的寿命。
因此,虽然地效飞行器在理论上有着广阔的应用前景,但如果这些瓶颈得不到解决,它的发展仍然面临着坎坷的未来。
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