地效飞机的新生

晨枫

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0 I& v' f/ r* d% R% 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。
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典型地效飞机

  F8 ]6 i: r: t$ `# O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。
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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

1 |+ C/ R, H& L$ w+ j7 C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。
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/ B0 h6 w( L# y" k$ @8 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。
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+ B. D' c3 a4 t0 W+ G3 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。
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横滚转弯需要非常小心，翼尖触水可能造成失事

: D- B9 X+ u" p4 Y  u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。
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最有名的地效飞机肯定是“里海怪物”

“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”。
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现在，REGENT (Regional Electric Ground Effect Naval Transport)的Viceroy Seaglider代表了新一代地效飞机。
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. O2 x) |9 h* P2 ]6 P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。
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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。
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9 V- m8 d8 U* n6 L7 K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。
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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。
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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。
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- C$ r8 ~4 y3 X2 Y, o3 v: t1 pSeaglider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。
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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。

( `% o1 b5 B$ E( @8 z% s# USeaglider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。
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7 c$ E" O9 v; I( ~; N6 \7 p4 \8 uSeaglider是小型地效飞机，DARPA还在研究大型的，如Aurora Flight Science的Liberty Lifter。
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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。
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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。
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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。

testjhy

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。

故乡在喀什

testjhy 发表于 2025-5-3 16:32
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 ...

: e: Z! ?7 ]9 k9 F  j解放军的边防部队以前装备过几架，后来退役了。

testjhy

故乡在喀什 发表于 2025-5-5 10:30
解放军的边防部队以前装备过几架，后来退役了。

4 u. a: ?$ e5 c  q7 Z/ W( T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，

鳕鱼邪恶

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0 }9 X. H) Z* f! X$ g- [9 B最牛地效飞行器。