国产地效飞行器

上世纪 20 年代 航空 我们第一次遇到地面效应是在飞机着陆的时候。有时,当飞机接近地面时,它似乎漂浮在某种气垫上,顽固地拒绝着陆。
地面效应是指飞机在靠近地面或水面飞行时(几厘米到几米)产生的气动升力,其维持主要依靠机翼和机身与地面反射的空气相互作用产生的气动升力。利用地面效应,升力可增加40%。
自20世纪30年代以来,国外和苏联都一直在研究地效飞行器。地效飞行器的设计可以分为两大流派:苏联(罗斯季斯拉夫·阿列克谢耶夫)采用平直翼,西方(亚历山大·马丁·利皮施)采用前掠三角翼,并带有明显的反上反角。R.E.阿列克谢耶夫的设计需要更强的稳定性,但允许更高的速度和飞行模式。第三种设计是由G. Jörg(西德)提出的串联布局,它具有多项优势(例如自动稳定)。

地效飞行器布局图:A - Alekseev 图,B - Lippisch 图,C - Jörg 图
苏联地效飞行器的发展可分为三大类:
• R.E. Alekseev 领导的 SPK 中央设计局的设计
• 罗伯特·巴蒂尼 (Robert Bartini) 在塔甘罗格 G.M. Beriev 航空设计局的设计 (1968-1974)
• 小型地效飞行器,多个设计局参与了其研发。
1958年,位于高尔基的中央水翼船设计局(TsKB po SPK)开始在实验室中研究地面效应对牵引模型和自行式载人飞行器的影响。为此,在高尔基水库建造了一座IS-2试验设施。
这项工作是在著名造船工程师罗斯季斯拉夫·叶夫根尼耶维奇·阿列克谢耶夫(1916-1980)的监督下进行的,他是许多军用和民用船舶和水翼船项目的创造者,例如“火箭”,“流星”,“彗星”。

Rostislav Evgenievich Alekseev
1961年,第一架自行式地效飞行器SM-1诞生。这款三座飞行器重2830公斤,配备涡轮喷气发动机,在距水面0,5米的高度时,速度可达270公里/小时。SM-1于1961年7月22日首飞,由阿列克谢耶夫亲自驾驶。
1962年至1970年间,更先进的SM-2、SM-6和SM-8自行推进型导弹相继问世。其中一项创新是涡轮喷气助推发动机,其废气在地效飞行器起飞时被送入机翼下方,从而在低速时增加升力。中央设计局设立了飞行测试服务部门,专门负责测试地效飞行器,并配备了专业的试飞员。

SM-2
1962年5月,在希姆基水库,SM-2导弹被展示给苏共中央第一书记赫鲁晓夫,赫鲁晓夫对他留下了深刻的印象,这为该技术领域的进一步发展做出了重大贡献。
1963年,SM-5地效飞行器投入使用。它是当时正在研发的巨型KM(“里海怪兽”)地效飞行器的1:4缩小模型。SM-5的寿命很短:1964年8月,它坠毁,这是同类飞行器中第一起坠毁事故。 故事 家庭“SM”。
测试期间,飞行器遭遇强劲逆风,机头开始抬升,由于机组人员控制不当,飞行器脱离护罩,坠入水面并损毁。机上两名机组人员全部遇难。
1967年灾难发生后,考虑到之前的所有缺陷,另一款类似KM的飞行器——SM-8应运而生。1968年夏天,这款地效飞行器成功降落在一片草滩上,展现了其两栖能力。它以约60公里/小时的速度行驶,轻松克服了高达0,2米的地面不平整。
继1968年“鹰”地效飞行器设计工作启动后,1970年研制出双座型SM-6,起飞重量26,5吨。SM-6在1米高度的飞行速度为350公里/小时。试验不仅在伏尔加河上进行,还在里海进行。

SM-6
在自行式飞行器测试继续进行的同时,高尔基中央设计局的设计师们正在研制巨型地效飞行器KM(Korabl-Maket),代号1133项目。在西方,这款飞行器被昵称为“里海怪兽”,因为美国太空侦察机在里海测试中首次发现了KM。这款地效飞行器的总设计师是R.E.阿列克谢耶夫,首席设计师是V.P.叶菲莫夫。
许多苏联企业参与了KM地效飞行器的建造,其中包括高尔基地区的红索尔莫沃工厂和谢尔戈·奥尔忠尼启则飞机厂。KM地效飞行器于1963年开工,并于1966年3月下水。


KM
俄罗斯决定在里海对这艘模拟船进行测试。在近一个月的时间里,这艘“庞然大物”的机翼被拆下,并用伪装网覆盖,在伏尔加河沿岸的浮动船坞中被严格保密地拖曳。
KM号发生了一件颇为蹊跷的事故。上方压力不断逼近,要求尽快开始测试。阿列克谢耶夫想出了一个巧妙的解决办法。尽管地效飞行器仍在浮船坞中组装,罗斯季斯拉夫·叶夫根尼耶维奇却在飞行日志中写下了“船坞内飞行”,这让他的员工大吃一惊。10台发动机全部轰鸣,推力达到标称值的40%,船坞开始脱离系泊。直到这时,发动机才停止运转。
1966年10月18日,地效飞行器完成了50分钟的首飞,阿列克谢耶夫参与了此次飞行。KM型地效飞行器随后被用于各种测试,直到1980年10月15日,由于飞行员操作失误,地效飞行器坠毁;机组人员设法逃生。
前部挂架装有八台VK-7B涡轮喷气发动机,每台发动机可产生11吨推力;垂直稳定器装有两台VK-7KM巡航发动机。“鲁恩”号的船体被分成十个水密舱室,并拥有三层甲板。
基于KM的设计,由V.N.基里洛夫领导的903型“伦”级导弹艇于20世纪70年代初在中央水翼设计局开始建造。首舰“伦”级于1983年在高尔基的伏尔加实验工厂开始建造,并于1986年夏天下水并拖至达吉斯坦共和国的卡斯皮斯克进行完工和测试。经过一系列测试和作战试验后,该艇于1991年加入里海舰队第236地效飞行器分队。原计划建造8艘“伦”级地效飞行器,但这些计划最终未能实现。
与之前的地效飞行器不同,“鲁恩”配备了强大的武器。其背部安装了三套3M-80“蚊子”反舰导弹双联发射装置。这些导弹低空射程为10至120公里,高空射程为250公里。弹头载有150公斤炸药,可打击排水量高达20万吨的舰船。
为了自卫,包括防御空中敌人,使用了两架 炮兵 UKU-9K-502-II 机炮,配备双联装 23 毫米双管 GSh-23 机炮和氪星雷达瞄准具。伊尔-76M/MD 和图-95MS 飞机也使用了类似的机炮。




“论”
2020年,“卢恩”号从卡斯皮斯克运抵达吉斯坦共和国杰尔宾特正在建设的爱国者公园,该公园计划于2023年开放。
1989年4月7日,共青团员号核潜艇发生事故,造成42名船员遇难。此后,苏联决定研制一种用于救援的地效飞行器(GEF)。第二艘未完成的“伦”号(Lun)被用于该项目。“Spasatel”号计划配备光学、电视、红外和雷达搜索设备、救援装置和医疗单元。它可容纳150至500名获救人员,航程为2160英里(约3400公里)。由于资金不足,该项目在20世纪90年代暂停,当时项目已完成75%。
1964年,中央登陆艇设计局(TsKB)开始设计T-1型904型地效飞行器(代号“鹰”)。该飞行器由P. E. 阿列克谢耶夫(P. E. Alekseev)和后来的V. V. 索科洛夫(V. V. Sokolov)领导。“鹰”的设计用途是将部队运送至1500公里外的无人海滩,并使其登陆。在海军中,它被归类为小型地效飞行器(MLD)。与上述几种地效飞行器不同,MLD不仅可以以地效飞行器的形式飞行,还可以像飞机一样在高达3000米的高度飞行。

“小鹰”
动力装置包括两台安装在机头的NK-8-4K涡喷发动机和一台安装在尾部的NK-12MK涡桨发动机。这些发动机是图-154、伊尔-62和图-95飞机上使用的生产型发动机的海军改进型。
地效飞行器可运载多达 200 名伞兵或多达 28 吨的货物或两辆装甲车(APC、BMP、 坦克 PT-76)。弹药通过侧铰链式机头和两扇侧门装卸。武器包括安装在炮塔上的机枪架(两挺NSVT Utes-M 12,7毫米机枪)。

从“鹰”号上卸下一辆装甲运兵车
机组人员包括指挥官、副驾驶员、机械师、领航员、无线电操作员和炮手。运送部队时,机组人员还包括技术人员。

在“鹰”的驾驶舱里
在军用地效飞行器的建造和运行过程中,围绕其建造者(苏联航空工业部还是造船工业部)及其隶属关系(空军还是海军)一直存在争议。也就是说,它们是舰船还是飞机?最终,决定由造船工业部建造,地效飞行器归海军所有,并由海军飞行员驾驶。“奥尔亚特”飞机是在位于高尔基市(现下诺夫哥罗德)附近的伏尔加实验工厂制造的。
根据国际海事组织(IMO)通过的《地效飞行器临时安全指南》中的定义,地效飞行器是一种多模式飞行器,其主要运行模式是利用“地面效应”在水面或其他表面飞行,无需与水面持续接触……因此,地效飞行器受国际海事组织(IMO)规定的约束。能够长时间离开地面并进入“飞机”模式的地效飞行器被称为地效飞行器,在飞机模式下飞行时,受国际民航组织(ICAO)规定的约束。
根据国际海事组织分类,地效飞行器分为三种类型:
• A 型 – 只能在存在“屏幕效应”的高度(飞行高度不大于机翼弦长)运行的地效飞行器;
• B 型 – 地效飞行器能够短暂且有限地(距离地面不超过 150 米)增加屏幕上方的飞行高度;
• C 型 – 能够长时间从屏幕升空至超过 150 米高度的地效飞行器(地效飞行器)。
1972年,实验型“鹰隼”直升机在伏尔加河上开始测试,次年移至里海。第三架也是首架量产的MDE-150直升机于1979年11月3日投入海军服役。截至1983年底,共生产了100架。 海军 三架生产型“鹰”式地效飞行器交付。904型地效飞行器原计划生产24架,但最终只生产了3架。1984年,支持建造此类飞行器的国防部长D.F.乌斯季诺夫去世,该项目被迫取消。生产型地效飞行器被分配给里海舰队登陆舰旅第236地效飞行师,并于1986年底分配给黑海舰队第11独立航空大队。1984年,该大队原计划以自身动力重新部署至波罗的海,飞行高度可达1500米。然而,这次飞行最终未能成行。
1975年,发生了一起严重事故:地效飞行器尾部连同主发动机在飞行中脱落。幸亏机组人员和机上人员阿列克谢耶夫的果断处置,地效飞行器才得以幸免。事故的原因是机身材料易碎(后来换成了另一种合金)。R. 阿列克谢耶夫被免去地效飞行器首席设计师的职务,并被降职为部门主管,V.V. 索科洛夫成为新任首席设计师。
1988年,两架“鹰”式运输机参加了从巴库向克拉斯诺沃茨克地区运送部队的演习,与常规登陆舰和气垫船同时进行。地效飞行器用时两小时,气垫船约六小时,常规登陆舰约一天。

苏联地效飞行器(由中央地效飞行器设计局研制)的主要性能特点
1992年8月28日,MDE-150在里海坠毁并部分解体,造成一名机组人员死亡。在暴风雨中,这架地效飞行器倾覆,随后被里海舰队舰艇击沉。幸存的“奥尔利亚塔”飞行器随后被封存。2007年,MDE-160从卡斯皮斯克被拖至莫斯科,目前在北图什诺博物馆及公园综合楼展出。

莫斯科小鹰博物馆
实验性的地效飞行器 SM-9 和教练机 UT-1 和 Strizh 也是中央设计局为 SPK 项目建造的。
苏联的其他科研机构也开展了货运和客运地效飞行器项目,例如罗伯托·巴蒂尼 (1968-1974) 领导下的苏霍伊设计局和塔甘罗格的别里耶夫航空设计局。
目前,阿列克谢耶夫中央设计局(特殊设计局)正在继续研发下一代地效飞行器,例如A-020-538、A-050-538和A-300-538等。这些地效飞行器可用于客运和货运、森林灭火、救援行动以及军事任务。
中央设计局为阿列克谢耶夫特别设计局设计的一些现代地效飞行器项目的主要技术特点。


Ekranoplan 项目 A-005-514

Ekranoplan 项目 A-300-538

Chaika-2 ekranoplan 项目
猎户座-10、猎户座-12(EK-12P 伊沃尔加)、猎户座-14、猎户座-20 和猎户座-25 地效飞行器均由猎户座协会在彼得罗扎沃茨克生产。伊沃尔加地效飞行器自2011年11月起在卡累利阿联邦安全局进行试运行,在相同有效载荷下,其在0,8米高度的最大射程为1150公里,在0,3米高度的最大射程为1480公里。(俄罗斯联邦安全局联邦边防局在2010年代初接收了七辆EK-12P 伊沃尔加飞行器。)猎户座地效飞行器也已出口,EK-12P 伊沃尔加在中国制造,型号为CYG-11。其他俄罗斯公司也在小批量生产小型地效飞行器。

EK-12P“伊沃尔加”

猎户座-20,彼得罗扎沃茨克

猎户座14号

猎户座25号

俄罗斯地效滑翔机“水滑翔-2”

俄罗斯地效滑翔机“水滑翔-5”
中国、美国、韩国、伊朗等国家也正在研制地效飞行器,其中苏联在该领域的发展成果被广泛应用。

中国地效飞行器的发展
中国地效飞行器的研发可以追溯到1967年,当时位于北京的中国船舶科学研究中心(CSRCC)开始设计并试飞第一架地效飞行器——961项目。该飞行器于1968年至1969年间建造并试飞,是一架单座双机身飞行器。其设计完全由中国自主研发,与利皮施式设计毫无共同之处。
1969年,中国水陆两栖研究总院迁至湖北荆门,至今仍设于此。如今,它是中国最强大的水上飞机和两栖技术研究中心,拥有强大的研发实力和东北地区首屈一指的试验实验室。
20 世纪 80 年代初,位于上海的中国船舶工业集团公司第 708 研究所(在西方更广为人知的名称是中国船舶与海洋工程设计研究院 (MARIC) 气垫船研究所)加入了开发利用动态空气环境的设备的行列。
地效飞行器研发中心(疑似第605研究所),在西方被称为中国科学技术发展研究院(CASTD),是根据中国政府指示于1995年8月成立的。上世纪90年代,中国私营企业也参与了该项目。
仅在1968年至2002年间,中国就设计并制造了不下18种地效飞行器,并且这项工作仍在顺利进行。此外,地效飞行器还广泛出口。例如,2025年春季,江苏恒川公司宣布将向阿联酋出口17架地效飞行器。合同总价值将达到数十亿元人民币。



渤海怪兽
2025年春,一架巨型飞行器首次在海南岛一处海湾被发现。据信它是一架军用地效飞行器,但也可能是一艘水上飞机艇。它的翼展近39米,长度约37米,由四台涡轮螺旋桨发动机驱动。在西方,它已被戏称为“渤海怪兽”。
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