來源:滾動播報
(來源:中國航空報)
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宋燁
地效飛行器(WIG)是一種利用地面效應(yīng)在貼近水面或地面一定高度飛行的特殊飛行器。其原理是當(dāng)飛行器貼近水面時,機翼下表面與水面形成氣墊,增加升力并降低阻力,從而實現(xiàn)比常規(guī)飛行器更高的升阻比和航程。根據(jù)地效設(shè)計的飛行器可以在海洋、河流、湖泊等相對平坦的區(qū)域航行,其載貨量接近于貨船,而速度接近于飛機。未來,地效飛行器在軍事和民用領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用前景,如高速運輸、兩棲作戰(zhàn)、海上巡邏和搜索救援等。
美軍對地效飛行器的興趣由來已久。早在冷戰(zhàn)時期,蘇聯(lián)就研制了多種大型地效飛行器用于軍事運輸和導(dǎo)彈發(fā)射平臺。美軍方早在20世紀(jì)70年代開始關(guān)注地效飛行器技術(shù),并在1972年啟動了“飛行艇”(Flying Boat)計劃,旨在開發(fā)可搭載重型貨物的大型地效飛行器。盡管該計劃在技術(shù)上取得一定進(jìn)展,但由于項目過于復(fù)雜和預(yù)算限制,最終于1987年被取消。此后,美軍對地效飛行器的探索一度放緩,但并未放棄該領(lǐng)域。進(jìn)入21世紀(jì),隨著技術(shù)進(jìn)步和戰(zhàn)略需求變化,地效飛行器重新受到美軍方關(guān)注。美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊開始考慮將地效飛行器用于未來的兩棲作戰(zhàn)和海上后勤支援,以提升部隊的快速部署和機動能力。
項目研制背景
冷戰(zhàn)時期,美蘇雙方都有進(jìn)行地效飛行器相關(guān)實驗。蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代由阿列克謝耶夫設(shè)計局設(shè)計出ekranoplan地效飛行器實驗機。該地效飛行器翼展為44米,由8臺渦輪噴氣發(fā)動機提供動力。它以每小時550千米的速度在水面上飛行,可以運輸近100噸的貨物,被稱為“里海怪物”(Korabl Market)。
20世紀(jì)90年代初期,美國防部預(yù)先研究計劃局(DARPA)研究了可搭載2000名乘客或140萬千克貨物的Aerocon Dash1.6地效飛行器概念,該概念以“里海怪物”為原型,重450萬千克,長175米,翼展100米,由20臺噴氣發(fā)動機提供動力,速度超過700千米/時,航程近20000千米。
本世紀(jì)初,波音公司還表示曾與DARPA共同研究“鵜鶘”地效飛行器,翼展152米,有效載荷為120萬千克。“鵜鶘”地效飛行器利用地面效應(yīng)來提高水上運輸時的效率,但除此之外,它還可以像普通飛機一樣使用跑道,能夠達(dá)到7500米的飛行高度。作為傳統(tǒng)飛機運行時,“鵜鶘”的航程約為12000千米。然而,在利用地面效應(yīng)時,航程增加到18500千米。然而,2005年“鵜鶘”地效飛行器概念被取消。
近年來,美軍重啟地效飛行器研發(fā),核心源于戰(zhàn)略與后勤雙重需求。
一是亞太海上作戰(zhàn)痛點。傳統(tǒng)補給艦航速慢(<50千米/時)、目標(biāo)易受反艦導(dǎo)彈打擊;直升機航程有限、維護(hù)復(fù)雜;固定翼運輸機依賴前沿機場,而太平洋島鏈區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。
二是俄烏戰(zhàn)場實戰(zhàn)啟示。現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,后勤保障速度與韌性直接影響戰(zhàn)局,美軍亟需填補“關(guān)鍵時間后勤缺口”,實現(xiàn)無依托、快速、大規(guī)模海上投送。
三是技術(shù)迭代契機。復(fù)合材料、自主控制、電力推進(jìn)、抗鹽霧腐蝕等技術(shù)突破,解決了早期地效飛行器(如蘇聯(lián)“里海怪物”)的穩(wěn)定性、適航性、成本難題。
美軍方主要項目與進(jìn)展
任何軍事組織的主要工作之一都是盡可能快速有效地將大量物資設(shè)備從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方。其中部分是武器裝備,但絕大多數(shù)是支持武器裝備的燃料、備件、人員等。目前,美軍運輸大量有效載荷通常使用海運和空運。但是,正如DARPA所言,雖然目前的海運在運輸大量有效載荷方面非常高效,但它易受到威脅,需要功能性港口,并導(dǎo)致運輸時間長。傳統(tǒng)的空運速度要快得多,但是支持海上運動的能力有限。此外,飛機受到有效載荷限制并且需要跑道。
(一)DARPA“Liberty Lifter”(自由起降機)項目
1.項目背景
為了解決上述問題,DARPA希望將傳統(tǒng)的海運和空運相結(jié)合,旨在“設(shè)計、建造和飛行測試一種負(fù)擔(dān)得起,創(chuàng)新的和顛覆性的水上飛行器”“以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有海運平臺速度實現(xiàn)大型有效載荷的高效戰(zhàn)區(qū)范圍運輸”。
早在2021年DARPA發(fā)出新型地效飛行器的研發(fā)構(gòu)想征求書后,經(jīng)過一段時間的設(shè)計評估,2022年5月19日公布了新型飛行器概念視頻。該概念機被命名為“自由起降機”(Liberty Lifter)。
因此,為有效應(yīng)對未來亞太海上戰(zhàn)場,持續(xù)鞏固美軍后勤保障優(yōu)勢。DARPA計劃推出“自由起降機”地效飛行器,將具備快速靈活的起降能力,更大的負(fù)載能力,以及在水中起飛/降落的能力。它將可以在湍流的水面附近飛行,還可在空中持續(xù)飛行。此外,計劃該飛行器將以低成本理念設(shè)計和制造。
2.概念設(shè)計
DARPA推出的“自由起降機”構(gòu)型,屬于雙體機身的地效飛行器構(gòu)型。雙體機身目的是在海上航行時,可有較強的抗風(fēng)浪能力,運輸量也較大,而地效飛行器與一般飛行器不同之處在于,透過貼近地面或水面飛行,氣流通過機翼向后下方流動,撞擊地面或水面時,會比在高空中產(chǎn)生更大的升力,使機身阻力減少,獲得比高空飛行更高的升阻比。
設(shè)計使用直翼,以結(jié)合兩個機身,每個機身都有一個駕駛艙,并且具有小型鴨翼前翼。動力裝備被描述為沿機翼安裝的十個螺旋槳單元,有概念顯示這些螺旋槳采用推進(jìn)器配置。每個機身帶有一個略微后掠的尾翼,頂部安裝一個水平安定器。
在公布的概念影片中給出了“自由起降機”貨物卸載過程,該過程通過向上打開的門實現(xiàn),允許車輛從水邊直接駛上海灘。
3. 最新進(jìn)展
2025年8月,根據(jù)《防務(wù)新聞》等媒體報道,DARPA于2025年6月終止了名為“自由起降機”的中大型地效飛行器項目,演示樣機的制造工作已被終止。
2023年已完成概念設(shè)計與80%比例演示機方案,但是最終被凍結(jié)。DARPA表示該項目花費了約9800萬美元,終止原因在于成本過高、維護(hù)復(fù)雜、海上適航認(rèn)證難度大;后期美軍太平洋威懾計劃更傾向無人駁船、垂直起降無人機等低成本方案。盡管該項目本身沒有產(chǎn)生可實用的成果,但是研發(fā)過程中獲得的技術(shù)進(jìn)步,包括抗腐蝕結(jié)構(gòu)、混合飛行控制等專利技術(shù)移交海軍海上系統(tǒng)司令部,供后續(xù)小型化項目,用于未來的飛行器設(shè)計,并有望顯著降低大型飛行器的制造成本。
(二)REGENT公司“Squire”(侍從)無人地效飛行器項目
1.項目背景
為滿足美軍迫切需要快速部署、可立即投入戰(zhàn)場的自主系統(tǒng),美國REGENT初創(chuàng)公司(區(qū)域電動地效航行運輸公司)于2023年啟動“Squire”(侍從)無人地效飛行器項目。Squire無人地效飛行器旨在承擔(dān)多種任務(wù)角色,美國海軍陸戰(zhàn)隊正密切關(guān)注該型無人機的研發(fā)進(jìn)展。
據(jù)REGENT公司介紹,該型無人機被定位為“首款集水面與空中功能于一體的無人載具”(USA-V),旨在沖突高危區(qū)域執(zhí)行情報監(jiān)視偵察(ISR)、后勤補給以及戰(zhàn)斗搜救(CSAR)等任務(wù)。此外,該機型也被視為執(zhí)行禁毒行動以及反潛作戰(zhàn)任務(wù)的潛在備選方案。
2.概念設(shè)計
據(jù)REGENT公司報道,該款地效無人機利用水翼實現(xiàn)起飛,隨后在距離水面約一個翼展高度的低空進(jìn)行巡航。這種地效飛行模式旨在充分利用緊貼地表(或水面)上方那層相對稠密的空氣所形成的氣墊效應(yīng),從而在提升升力與降低阻力之間找到最佳平衡點。從理論上講,這一設(shè)計將賦予Squire無人機極高的飛行效率與可觀的航速,且完全無需依賴傳統(tǒng)的機場跑道即可投入運營。
Squire計劃具備50磅(約22.7千克)的有效載荷能力,最高巡航速度約為80節(jié)(約148.1千米/時),航程可達(dá)100海里(約185千米)。
Squire內(nèi)置的有效載荷艙長14英寸(約36厘米)、寬14英寸(約36厘米),提供了總計2400立方英寸的內(nèi)部載荷空間,可用于裝載后勤物資、ISR設(shè)備或特定任務(wù)貨物。
自去年美國海岸警衛(wèi)隊批準(zhǔn)該型無人機進(jìn)行測試以來,REGENT公司一直在循序漸進(jìn)地對各項系統(tǒng)、控制裝置及操作包線進(jìn)行驗證。
同時,該公司另一款Viceroy載人地效飛行器也引起了美海軍陸戰(zhàn)隊的廣泛興趣,該型號專為搭載12名乘客或運載3500磅(約1587.6千克)貨物而設(shè)計。
3. 最新進(jìn)展
2026年4月,REGENT公司宣布,其專為國防任務(wù)研發(fā)的Squire已成功在羅德島的納拉甘西特灣完成了試飛。一段記錄此次試飛過程的視頻顯示,一架名為Squire的縮比模型依次完成了三個飛行階段的轉(zhuǎn)換:從水面漂浮狀態(tài),過渡到利用水翼在水面高速滑行,最終騰空而起,進(jìn)入飛行狀態(tài)。視頻中,該公司指出,Suqire在水面滑行時的最高航速達(dá)到了40節(jié)(約74千米/時)。隨著機身高度的不斷提升,Squire的兩片水翼即自動收起;隨后在兩艘伴航支援艇的緊密伴隨下,該機在空中持續(xù)飛行了一段距離。
后續(xù),該公司向美國國防部、海軍陸戰(zhàn)隊展示該型無人機性能,評估用于情報監(jiān)視偵察(ISR)、戰(zhàn)術(shù)后勤補給、反潛支援、搜救等任務(wù)。
目前處于原型機優(yōu)化階段,預(yù)計2027年啟動量產(chǎn)與小規(guī)模部署。
未來應(yīng)用前景
從放棄重型戰(zhàn)略載人飛行器轉(zhuǎn)向小型戰(zhàn)術(shù)無人機,可猜測美海軍陸戰(zhàn)隊核心初衷是降低風(fēng)險、提升靈活性、適配分布式作戰(zhàn),從“有人大型平臺”轉(zhuǎn)向“無人小型化、高生存、低成本”的路線。
未來地效飛行器整體走向小型化、無人化、電動化、軍民兩用,成為低空經(jīng)濟(jì)+海洋經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵紐帶。
在軍事領(lǐng)域方面,一是完成近海分布式后勤任務(wù),實現(xiàn)島礁快速補給、傷員后送;二是完成隱蔽偵察/反艦任務(wù),實現(xiàn)超低空突防、執(zhí)行ISR、電子干擾、反艦導(dǎo)彈中繼制導(dǎo),成為反介入/區(qū)域拒止利器;三是完成反潛/掃雷任務(wù),低速靜音巡航,適配近海反潛、掃雷,填補無人機與有人機之間的空白。
在民用領(lǐng)域方面,一是完成島際高速客運/物流,速度比船只快5~10倍,成本比固定翼飛機低40%~50%;二是完成應(yīng)急救援/邊防任務(wù),遠(yuǎn)海搜救、邊防巡邏、海上風(fēng)電維護(hù)等;三是執(zhí)行旅游觀光等任務(wù)。獨特貼海飛行體驗,打造高端海上旅游項目。
綜上可知,美軍地效飛行器研發(fā)從重型戰(zhàn)略載人轉(zhuǎn)向小型戰(zhàn)術(shù)無人,Squire項目成為當(dāng)前核心,Liberty Lifter終止標(biāo)志技術(shù)路線的調(diào)整,核心價值聚焦太平洋島鏈后勤缺口、低空隱蔽突防、無依托快速部署,適配美軍“分布式海上作戰(zhàn)”理念。基于技術(shù)成熟度快速提升,自主控制、電動推進(jìn)、復(fù)合材料三大突破推動項目落地,2027~2030年有望小規(guī)模列裝。
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