爱吱声

标题: 地效飞机的新生 [打印本页]

作者: 晨枫    时间: 2025-5-4 05:47
标题: 地效飞机的新生
本帖最后由 晨枫 于 2025-5-3 18:44 编辑
; M, f1 G0 s- @! H7 \; S0 R$ P! }2 o- c4 D: G
地效飞机是一种很特别的飞行器构型。从外观上看,这很像飞机,但又经常贴地(实际上更多的是贴着海面)飞行,典型飞行高度只有几米,不超过十几米。  Z' E' d6 y5 ]' u/ b9 R: _8 R0 `
/ o" l) R0 Z! X: E+ X" d3 s

1 ~4 f- l- x! R典型地效飞机
' m3 W" s+ V- S- D
! p+ d6 w. t& M% h3 {! B地效全称地面效应。机翼或者升力体很接近地面的时候,向下的压力在地面反弹,反作用于机翼或者升力体,形成额外升力。民航客机在着陆时,最后几米高度常常会感觉被地面“顶”了一下,这是地效起作用了。
1 M; R# G0 f& v" h- J7 p/ _1 }) t7 P1 A1 ~$ d5 s7 G

0 F% y; D( p1 H0 v6 U# x从较高高度到地效高度,翼尖涡流从完全发育到被压扁到受到阻挡$ C" Q* C% d1 _
8 u' {0 `% P- K6 }9 l$ n* S+ H4 ?( L
升力由机翼下表面的高压产生,在翼尖处,下表面的高压会侧向绕流到上表面,形成翼尖涡流,这带来升力损失和额外阻力。在离地特别近的高度上,翼尖涡流部分被地面阻挡,降低升力损失,等效为产生额外的升力。有意利用地效的话,可以较小的动力代价获得较大的升力。这就是地效飞机的基本思路。
2 b$ J+ N9 X$ }: ?% r
  F4 y9 M8 ?* E/ P7 r. O地效飞机不是不可以爬高飞行,只是气动效率特别差,不到万不得已,一般不这么做。& k% X! Q1 m7 C1 q
+ {7 c' a: M( x- |5 }- a
地效在地面和水面都有,但水面天然平坦,地效飞机因此多用于海上。但海面上还是会有礁石、船舶和其他障碍物,低空气流扰动也增加了地效飞机保持水平飞行的挑战,所以需要特别强大的俯仰控制能力。急转弯避让在很多时候不可行。急转弯是通过大侧角横滚中拉升做到的,在极低空,这可能导致一侧翼尖触水,造成危险。一般需要直接拉起避让。
& u2 u/ y8 P% T0 S0 J. Q- c
6 ~8 t  o3 y1 m: H5 X5 E- f) E$ J" y, V; L% M3 W6 {
横滚转弯需要非常小心,翼尖触水可能造成失事4 \' {$ Z5 W! a

( i; A! k/ y+ Q% V- r' b6 W地效飞机也有机体、机翼、尾翼,但与典型飞机相比,翼展短得多,机翼肥厚得多,平尾翼展则要大得多。由于空气阻力大大低于水阻力,地效飞机的速度比任何船都要快得多,但一般不及飞机。由于升力得到地效的极大助力,用于产生升力的动力消耗比飞机低得多,航程远远超过同级飞机。地效飞机的这个独特的跨界特点赢得很大重视,但也由于独特挑战,直到最近才获得较大发展。- N1 S. C/ |7 H/ x1 Z

/ j- x$ K% C6 K: u6 M. H# r8 _- ]7 d6 Z% \+ x3 C1 z
最有名的地效飞机肯定是“里海怪物”
4 a' |0 q* e" W2 @7 i* c- @9 g% |
) I* R& L. V. j9 x7 X“里海怪物”是苏联在70年代研制的大型地效飞机,还在冷战结束前夜短暂使用过一段。由于主要在海上使用,地效飞机(包括“里海怪物”)是分类到船舶的,而不是飞机,所以严格来说,应该说“地效船”。9 |7 Q; k5 `/ @1 J$ x) H9 ?# G/ U
$ ]1 T) Z0 o3 f! H
现在,REGENT (Regional Electric Ground Effect Naval Transport)的Viceroy Seaglider代表了新一代地效飞机。$ f  z- h. i- f6 c, U$ H: {& A" a( Y
  o3 O3 M. r4 u
$ E0 I% ~1 F& {' Z4 M+ }; |
( R5 O& D& \; p  o/ p+ L

+ L1 r% X0 N7 d/ _8 h3 d2 X6 m! n8 h; K7 Y3 i3 U  A5 b; O# ]
在很多方面,这与“里海怪物”是截然不同的。这是电动的,所以可以用12台电动螺旋桨实现分布式推进,不仅提高可靠性,还将得到螺旋桨增压的气流沿翼展均匀分布,大大提高机翼产生升力的效率。电动机也不怕海水,螺旋桨位置较低也不怕,但气动上比传统水机的高置螺旋桨有效得多。
, o0 D# s4 `  E4 f, ~2 ]( ~8 F
8 H: A- x! B' ^3 J, g下垂的翼尖自然成为附子的支撑,不仅便于在水面起飞、着落时提供横向稳定性,也强化飞行中的地效。有意思的是,尾翼采用独特的盒形翼,上下翼面相当于双翼,可以等效为增加的平尾翼展;左中右三个垂直翼面则相当于三垂尾,不仅结构上有增强作用,也提供更加强大的方向稳定性。稍大的阻力对于低速飞行来说问题不大,重量代价也可以接受。- C) J" j  W  W0 ~  e! d
9 ^, X+ O6 Y# Z! Q. s
最有意思的是船体部分。水上飞机大多采用深V形船体,改善风浪中的横摇稳定性,还带有阶梯式船底,形成滑行艇的高速减阻效果。Seaglider依然用深V船体,但船底有前后一对水翼,水面速度达到一定后,水翼产生足够升力,船体脱离水面。: M! u! k* n, I6 Z
' n/ B0 r, ]+ m. t

3 m* @! x! i7 c3 W! i  }, X
7 `2 \$ [6 P! Q, }. ~. ~+ ?9 ?- Z2 |  m- C* f' W. h, l1 q

6 L6 B& a- o+ F1 n  E, B0 z水翼船作为高速船型已经使用已久,优点和缺点都已经熟知。用于地效飞机的“起落架”,还有额外的好处。起飞、着陆需要迎风,但在中低风力的时候,风和浪不一定来自同一方向,侧浪造成的摇摆对起飞、着陆作业是不必要的困扰。大风时,风和浪的方向大体一致,但一波一波的大浪打来,造成严重的起伏,也是一个问题。采用水翼后,船体脱离水面,水翼深埋水下,浪的因素大减,只需要考虑风的因素就可以了,大大简化操作。水翼状态在12节就可以实现,45节以上就可以起飞了。* X5 E+ ~# H: @7 G6 t
0 H. Z; W+ Y' W- r2 d
典型水翼有V形和平直两种。V形在侧倾的时候有自稳作用,但受水面波浪影响较大;平直的“潜航”深度较大,基本不受水面波浪影响,水翼的面积、重量和阻力也较小,但缺乏自稳能力,需要自动调节保持稳定。/ _) N; F% \, ~% I4 C
" b. i9 o' a4 }# ^* }. R; ^; z

) i% ^  S& i2 x$ h- H# b/ Q5 f" c
: D, \8 r" S* R' a& J2 sSeaglider采用可收放的平直水翼还解决了着陆冲击问题。水翼触水时,冲击力大大低于船体直接触水,有利于降低船体强度要求和减轻重量。* e9 v- @) ^/ d  @2 K8 E
7 u1 [! I( A% o! r: o9 ^
Seaglider机组2人,可载客12人,或者1600公斤货物,航程290公里(下一代电池可延长到650公里,改用混动可增程到1600公里以上),速度160节(300公里/小时),噪声比螺旋桨飞机或者直升机降低至少30分布,也就是说,差不多是重型卡车的水平,目标单价在500-700万美元。这当然不便宜,但比照载客13人加机组2人的贝尔412直升机,速度260公里/小时,航程980公里,载重3000公斤。贝尔412在航程和载重方面还是有优势,但单价高达1600-2000万美元,这还是基于越战时代UH-1的基本技术,成熟度和规模经济效应已经发挥到极致了,但还是有显著的成本差别,运作费用差别就更大了。
5 Z! o( b7 o1 a9 B  J
( Z2 f9 c" i" |Seaglider已经引起轮渡公司和美国海军陆战队的注意。英吉利海峡轮渡有意用这个进行跨海峡航运,美国海军陆战队则有意以此为跳岛作战的运输平台,装上某种武器也是很可以想象的。由于飞行时不接触水面,尾流很微弱,不易发现,生态和浪涌冲刷影响也小。' [& b" b- g, C+ i9 n. I
4 ~9 [5 u: z+ n% R4 k- i. m- Z0 @* Q
Seaglider是小型地效飞机,DARPA还在研究大型的,如Aurora Flight Science的Liberty Lifter。
- [+ x2 t1 I+ I4 k; f1 d( L
& ?, J. m  r. }2 q
- u# `6 [" ]+ ?/ C0 Q" }2 z7 Y' i* U- w1 y! Q
这比Seaglider大得多,也采用更加常规的船体起飞和降落,但载重量相当于C-130J,可运载装甲车甚至轻型坦克。
' i3 O3 F( Z+ I9 R/ O
; |# X8 y" _( O& K3 t中国的地效飞机研究也不落后,这对中国的海岛运输有用,内陆河湖运输也可以很有用。军民两用更是中国的强项,军用开路,民用开花,在互动中极大降低成本和迭代技术。
, X' t- X5 \& d0 n& F$ F
" H) b/ v# K( q) f: e要是中国Seaglider能把价格干到500-700万人民币,可能很快就有很大的市场。这并非不可能的价格。要是美国能干到500-700万美元,中美实际劳动生产力为基础的兑换率大概也就4:1,还有与电动汽车的共享加成。也就几辆比亚迪仰望U8的价格。军用更有巨大潜力,一发300远火弹就100万了。
作者: testjhy    时间: 2025-5-4 08:32
我记得曾经有一个科技部副部长一直在推这个方向,好像有一个专项,大约2005年前后。不过就象鲲鹏一样,需求不大或不迫切,估计进展不大。
作者: 故乡在喀什    时间: 2025-5-5 10:30
testjhy 发表于 2025-5-3 16:320 v% e7 k* l/ I; b3 v/ k4 }
我记得曾经有一个科技部副部长一直在推这个方向,好像有一个专项,大约2005年前后。不过就象鲲鹏一样,需求 ...
' N6 F5 U0 h8 w, ^3 I
解放军的边防部队以前装备过几架,后来退役了。
作者: testjhy    时间: 2025-5-5 10:51
故乡在喀什 发表于 2025-5-5 10:30' s5 `; }# A* l8 M' k) }- A7 [
解放军的边防部队以前装备过几架,后来退役了。

# k) B) Q* n+ v% [* \9 Q有一年总参特种旅来了几个代表,想把空中三蹦子(旋翼机)做无人化改造,其中就有给高海拔边防部队运输给养的设想,最后项目没有落地,
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2025-5-5 12:02
本帖最后由 鳕鱼邪恶 于 2025-5-5 22:21 编辑 ' a$ ]0 o; R' x0 a8 p( k
' r2 i% R; o3 e) ^6 _; z
& _% j9 U/ i4 F
! M9 y! V  U9 z4 @1 b( Q- k
最牛地效飞行器。




欢迎光临 爱吱声 (http://www.aswetalk.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2