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俄专家认为俄应重振地效飞行器研制工作(组图

作者:365手机版客户端 发布时间:2021-03-04 03:42 点击数:

  很多年以前,驾驶飞机和滑翔机飞行的飞行员就发现,有良好气动性能的飞机在降落前的平飞阶段平移速度和高度不太容易降低——下垫面在起作用,这一现象被称作“气垫”,而更科学的描述是“地屏效应”(或地面效应),即在气垫上方飞行的飞机机翼的升力增加而迎面阻力减小。虽然飞行器距地面高度相当于平均空气动力翼弦时也存在地屏效应,但飞行高度相当于平均空气动力翼弦的0.1-0.2倍时地屏效应表现得最充分。苏联著名飞机设计师Р.巴尔蒂尼(意大利裔)也持这一观点,他设计的ВВА-14垂直起飞水上飞机就是证明:平均空气动力翼弦为10.75米,而地屏效应的作用高度为10-12米。

  高速船研制者对利用地屏效应的可能性很感兴趣。集船舶与飞机性能于一身的高速交通工具被称作地效飞行器。苏联从上世纪60年代初开始研究地效飞行器的军事应用问题。位于塔甘罗格的别里耶夫航空设计局成为这一新型技术装备的主导研制企业。在这里,P.巴尔蒂尼领导他的设计小组设计了一系列代号为ВВА(即 “垂直起飞飞机”的俄文缩写)的地效飞行器。另一家主导企业是位于高尔基(今下诺夫哥罗德)的Р.阿列克谢耶夫中央水翼艇设计局。

  两个设计集体都遇到了大量技术难题,其中包括研制重量轻且强度大的结构(在400-500米/小时飞行时能承受波峰的冲击)和新型机体材料,必须研制改型或全新的发动机等等。

  苏联制定了相关的国家计划(用户是海军),在几个方向上展开了工作:巡航导弹地效飞行器,运输登陆地效飞行器,巡逻-反潜地效飞行器。

  Р.阿列克谢耶夫领导他的设计集体在进行了一系列模型试验之后,于1963年制成了第一架地效飞行器——КМ地效飞行器(“船模型”的俄文缩写)。它长100多米,翼展约40米,起飞重量大于540吨。在之后15年时间里,对КМ地效飞行器进行了修整。1980年,该地效飞行器因机组操作失误失事沉没。

  苏联科学家在对失事结果进行分析之后,继续进行研制工作。1972年,“鹰雏”号(904型)地效飞行器进行试航(飞)。它长58米,起飞重量120吨,航程1500公里,载重量达20吨,用于输送海军陆战队。在其研制过程中使用了大量大胆的技术方案。其设计性能在海上试验中得到了验证:通过前发动机向翼下吹气,以相对较低的速度脱离水面,加速到较高的速度,稳定地保持在地屏上方,能用起落架上岸。后来据称该地效飞行器能以飞机状态飞行,但并未得到文件的证实。而根据设计师最初的意图,也并未赋予其这一功能,全套机载设备和驾驶座舱也不符合飞机的要求。

  “鹰雏”号地效飞行器在一次试验飞行中受损后表现出了非常强的生存能力,当时装有НК-12МК巡航发动机的水平尾翼和垂直安定面尾部被波浪冲断,这对于船只和飞机都是致命的。但负责操纵的Р.总设计师阿列克谢耶夫加大头部起降发动机推力,不让地效飞行器触水。地效飞行器飞行40公里后靠岸。后来查明事故原因是机体尾部出现裂缝,是前几次飞行中出现的但未及时发现。研制者在修复过程中对其部分部件进行了修整,包括НК-8-4К主发动机和НК-12МК主发动机。修复后的“鹰雏”号于1977年8月第二次来到里海,进行了两年的试验。根据试验结果,决定在“伏尔加”试制厂(隶属于中央水下翼船设计局)建造第三架地效飞行器。在新的地效飞行器上,易碎的К482Т1材料被АМГ61铝镍磁合金所取代。

  1979年至1983年,苏联海军航空兵陆续装备了3架904型地效飞行器,即МДЭ-150(1979年11月3日),МДЭ-155(1981年10月27日),МДЭ-160(1983年12月30日)。为了掌握和使用它们,组建了第11独立航空大队。

  1970年,著名的飞行器设计师А.别列兹尼亚克推出了适于从地效飞行器上发射的舰载导弹。此方案得到了海军领导人的支持,于是向中央水翼艇设计局提出了设计导弹地效飞行器的战术技术任务,任命В.索科洛夫为总设计师。1980年制定了技术方案,1983-1986年在“伏尔加“试制厂建成“鹞”号地效飞行器(903型)。根据苏共中央和苏联部长会议1980年3月26日的决议,决定在第12-13个五年计划中建造4架903型导弹地效飞行器。海军总部则通过了建造7架的决议草案。

  但海军航空兵及其飞行人员都不想与地效飞行器打交道。苏联海军总部对此并未理会。1984年,海军造舰总局向海军航空兵通报了增加地效飞行器数量和在波罗的海舰队组建地效飞行器兵团的计划。计划追加建造22架904型地效飞行器,1988年交付第一架,并继续建造新型地效飞行器。根据苏联国防部1984年10月12日的命令,一架904型登陆地效飞行器列装海军,其飞行速度350公里/小时,正常飞行重量100吨,航程1011公里,飞行重量122吨时起飞滑跑距离2400米,脱离速度230-240公里/小时,水平飞行高度0.8-2.3米,正常载重量10吨,最大载重量20吨。苏联海军列装的第一架地效飞行器——МДЭ-150号于1992年失事,一名机组人员丧生。

  1985年,曾千方百计支持发展包括地效飞行器在内的新式武器的苏联国防部长Д.乌斯季诺夫去世。新任国防部长С.索科洛夫中止了地效飞行器建造计划,而原来的拨款用于扩大核潜艇舰队。苏联海军后来也丧失了对地效飞行器的兴趣,位于里海岸边里海城的秘密基地(距离达格斯坦首都马哈奇卡拉数公里)被废弃了。

  根据国防部长的命令,地效飞行器属于海军航空技术兵器。随后根据海军总司令部的指示,地效飞行器的技术维护、保养和修理由海军航空兵负责。

  但一切并没有结束。1986年7月16日,一架903型地效飞行器下水并被运往里海城。到年底之前在那里进行了续建、试验和出海。

  1988年初,苏联海军总司令部决定委托中央空气流体动力研究所研究地效飞行器的非地效飞行问题。推测非地效飞行高度不超过150米,速度400公里/小时。但研究工作后来不了了之了。

  1989年12月,903型地效飞行器进行了国家试验,在世界上首次从飞行时速约500公里的地效飞行器上发射了舰载导弹。但该地效飞行器未能列装。

  应该说,903型地效飞行器在工程方面比“鹰雏”号复杂得多。它飞行高度可达7500米,飞行速度750公里/小时,可抗5级风浪(浪高3.5米),起飞重量约400吨,航程达3000公里。

  同时在高尔基的“伏尔加”试制厂建造了第二架903型样机。由于装备开支削减,建成了近三分之二。1989年3月初决定在在造的样机基础上建造“救援者”号搜索救援地效飞行器。无疑,做出这一决定有1989年4月“共青团员”号核潜艇的失事的因素。

  “救援者”号计划装备最现代化的海上搜索救援设备,它具有903型地效飞行器的性能,能搭载800人。从值班状态到做好飞行准备只需15分钟。其特点是飞行安全性高,作地效飞行时舒适性好。在进行救援时可提供专业医疗救护,包括高压氧舱、外科手术等。“救援者”号用于在北方舰队和太平洋舰队组建救援分队。

  1999年12月23日,俄罗斯海军副总司令巴尔斯科夫海军中将签发电报严令里海区舰队在最短的时间内与某“雷达公司”签定销毁退役地效飞行器的合同。到2000年初,俄罗斯海军只剩下1架904型地效飞行器和1架既未列装、从1988年起也再未飞行的903型地效飞行器。2001年的国防订货未给修复地效飞行器拨款,因此推测地效飞行器将退出俄罗斯海军编成。

  今天的情况如何呢?根据所有的情况判断,地效飞行器已经再没有机会在平静的水面上空风驰电掣。不久前,МДЭ-160(С-26)号地效飞行器在莫斯科郊区的希姆基水库有了自己的安身之地,计划将其改造为类似于电影放映厅的东西,在那里放映表现其辉煌历史的影片。

  60年代初,在罗斯季斯拉夫·叶甫盖尼耶维奇·阿列克谢耶夫的努力下,苏联在地效飞行器研制领域无可置疑地占据世界领先的位置。在他的领导下,苏联研制成功世界上第一架全尺寸试验型地效飞行器——КМ地效飞行器。它是纪录保持者,在飞行重量500吨时在水上飞行速度超过500公里/小时。Р.阿列克谢耶夫所作努力的逻辑结果是, 904型小型登陆地效飞行器于1979年列装苏联海军。1981年和1983年共建成5架地效飞行器,其中2架作为试验台,3架交付海军。1989年,苏联海军将排水量约350吨、飞行速度大于350公里/小时的903型地效飞行器投入使用。其武器为6枚“白蛉”反舰导弹。苏联在研制地效飞行器的过程十分重视适航性,因此,“鹰雏”号和“鹞”号地效飞行器具有较大的重量储备以确保其强度和生存能力。

  地效飞行器有哪些优点?作战地效飞行器应编入快速反应部队,可完成包括突击、登陆在内的一系列任务,而装备特种设备后可从事救援工作,环境监控,保卫领水和专属经济区,打击走私和贩毒。地效飞行器能紧贴水面飞行,排除了被舰载雷达较早发现的可能性。与海军其他兵力不同,地效飞行器具有较高的出动准备程度,对驻泊条件要求不高,能在最大程度上与海军航空兵特别是直升机进行战术协同。在经济性上,地效飞行器可与飞机相比。如果二者使用同样的发动机,每小时油耗量相当。这是因为地效飞行器速度相对较小,机翼载荷较小,发动机可安装大半径低转速螺旋桨。与水下翼船相比,地效飞行器更加环保,它们不会产生破坏海岸的波浪,能登上未经准备的倾斜海岸,能在冰上或冻原上飞行。地效飞行器能在浅水区活动,能以“急跃升”方式越过突然出现的障碍。地效飞行器可在任何有水域(特别是海域)的国家获得商业使用,其运营成本低于飞机,添补了船舶与飞机之间的空白。地效飞行器不仅能救人,还能支援运输和技术器材,输送携带必要救援设备的救援小组。在发生海上生态灾难时,使用地效飞行器能迅速制止灾难区的扩大,运送救援小组和技术器材。如果与Cospas-Sarsat全球卫星搜救系统相结合,重型地效飞行器能构成目前和未来唯一有效的海上救援系统。

  但俄罗斯至今没有明确:地效飞行器属于海洋部门还是航空部门?地效飞行器到底是船还是飞机?目前两个部门的官员和专家都不能确定,应由谁来研究这一飞行器?而这一问题在中国解决得很利索。中国的航空专家和造船专家正在联合研制地效飞行器,其试验样机由飞机厂制造。

  俄罗斯国防工业领导层和军界有相当多的人士认为,有必要继续研究客运型和货运型地效飞行器。2006年,在下诺夫哥罗德召开了海洋委员会会议,会议主题是分析俄罗斯造船业现状。副总理谢尔盖·伊万诺夫称,海上和内河的客远和货运量仅为1990年的八分之一,建议军用造船技术转产,以扭转这一局面。主要的打算是复苏苏联的军用双体船和地效飞行器建造方案。组织好与加里宁格勒州、堪察加、萨哈林的交通,避免这些地区经济的恶化。

  在这方面不能不注意到一些关于地效飞行器的文献,其中一些无疑令人很感兴趣。也许,最引人注目的是地效飞行器领域三位著名的专家——А.Н.潘钦科夫、П.Т.德拉乔夫和В.И.柳比莫夫合著的《地效飞行器评价》。作者认为,研制地效飞行器的总战略基于两个基本事实:第一,与机翼相比,良好的“地屏”效应能确保更高的气动性能;第二,水面不是最好的“地屏”类型,它不仅使起飞和着陆更加复杂,而且对适航性提出了更高的要求。因此,选择地效飞行器类型的构想是寻找两个对抗性性能的折衷。

  包括中国和美国在内的一系列国家都在研制地效飞行器。中国早在1961年就成立了研究水上飞机和两栖技术装备的特种研究所。而且其研究范围在持续扩大,其研究方向有两个:军用地效飞行器和客货型地效飞行器。并已经建成了几架采用不同气动布局的客运型地效飞行器。但尚无关于军用地效飞行器的报道。在中国,航空专家和造船专家都参与了地效飞行器的研制工作。

  美国专家正在研制满载飞行重量2700吨、载重量1280吨的“超级鹈鹕”地效飞行器。这一设计是独创的。计划采用常规机场,这将对动力装备程度有良好影响,并扩大了使用前景。推测其性能如下:巡航速度490公里/小时,可越洋航行,有效载荷1200-1300吨,动力装置为8台涡桨发动机,翼展152米(机翼外段平均空气动力弦近30.5米,为增强地屏效应,采用前掠翼)。“超级鹈鹕”可在距水面/地面7-17米的高度飞行,巡航高度6000-7000米。该方案的设计特点是:机身下部装有轮式起落架(76个轮子,共两排),这种起落架的构造不允许增加起飞滑跑攻角。为了确保可接受的起飞距离,对机翼增升装置提出了很高的要求。波音公司专家估计,异乎寻常的大翼展对于地效飞行器来说是主要的关键问题。远非每个机场都适合有巨大翼展的飞行器。

  美军方支持“超级鹈鹕”军用运输地效飞行器和尺寸小一些的方案,以弥补运输工具的不足。研制超级地效飞行器本身就隐藏着很大的技术风险,而要发现这些风险并使它们降到最低,就要进行额外的研究和试验。

  最后可以指出,已经达到的设计理论、流体动力学、结构材料强度、船舶和航空动力装置、仪表制造、配套制品和整个造船技术装备和技术水平允许着手研制重量明显大于“鹰雏”和“鹞”号的地效飞行器。随着重量和尺寸的增加,地效飞行器的技术性能将得到根本的改善。但是,为了避免可能出现的麻烦,并缩短研制期限,应采纳上述专著作者的意见,即必须对做过的事情进行分析和批判性评估,包括重视地屏空气动力学的基础问题、最优升力面理论等。俄罗斯在地效飞行器领域具有独一无二的科技和试验成果。应将杰出的科学家——Р.阿列克谢耶夫的事业继续下去,将所有创新成果变为实用技术,为经济、科学和国防服务。


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