改變未來(lái)的交通工具
——地效翼船

(天津海運(yùn)職業(yè)學(xué)院，天津 300350)

一、引言

2012年，由中國(guó)企業(yè)自主研制的“天使號(hào)”地效翼船在長(zhǎng)蕩湖圓滿完成首航(如圖1)。這種新型交通工具，可載荷6人，貼近水面飛行，最大飛行高度150米，飛行速度每小時(shí)可達(dá)到70-80海里，采用新型復(fù)合材料制成，起飛后能連續(xù)飛行兩個(gè)小時(shí)，且起飛和降落所需水域較小。

圖1 天使號(hào)地效翼船

圖2 GYG-11型地效翼船

2013年，由海南某地效翼船公司制造的中國(guó)首艘12座地效翼船——CYG-11型地效翼船(如圖2)，在南海試飛成功。這一次試飛，除載荷重量增加外，速度也達(dá)到了每小時(shí)110海里，且耗油量?jī)H為百公里28L，這標(biāo)志著我國(guó)在這一領(lǐng)域又取得了較大的進(jìn)步。

從地效翼船的發(fā)展歷史來(lái)看，原蘇聯(lián)是最早開始研發(fā)地效船技術(shù)的，后被俄羅斯繼承并發(fā)展。上世紀(jì)中期各國(guó)開始相繼研發(fā)地效翼船，我國(guó)也在60年代開始了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，從上世紀(jì)末開始，我國(guó)的民間企業(yè)開始大力研究地效翼船技術(shù)，這為我國(guó)地效翼船的發(fā)展起到促進(jìn)作用和技術(shù)支持。

地效翼船在外形上看，與我們看到的普通飛機(jī)有很多相似之處，如外形上，為了減小阻力而設(shè)計(jì)的外形與飛機(jī)設(shè)計(jì)十分相似。但不同的是地效翼船的機(jī)翼向下彎曲，尾翼較高。他是利用防生學(xué)的原理，從海鷗的掠?；柚醒芯砍鰜?lái)，利用地表效應(yīng)使船體和水面之間形成類似氣墊船的氣墊，從而提供了升力，另外地效翼船在貼近水面時(shí)，底部與水面之間較窄，空氣流通通道變小，流動(dòng)受到阻塞，兩側(cè)的壓力就相應(yīng)增加，為地效翼船提供了額外的升力，

使它能夠平穩(wěn)快速的飛行。其實(shí)，每個(gè)人在小的時(shí)候都看到過(guò)這種現(xiàn)象，我們玩的紙飛機(jī)，在落地的一瞬間會(huì)貼著地面很快的平行飛行，這其實(shí)就是地效翼船的飛行原理。

為提供地效翼船的地表效應(yīng)，它的飛行高度要貼近水面，通常在幾米范圍內(nèi)，一般情況為飛行器翼展的0.05～0.2倍。但隨著技術(shù)的發(fā)展，某些機(jī)型在一定情況下也可升到幾千米的高度。地效翼船速度比氣墊船還要快，小型的地效翼船速度可達(dá)90節(jié)，而某些大型的噴氣式型號(hào)，速度可達(dá)260節(jié)，是普通商船的十幾倍。而且這種地效翼船適航能力強(qiáng)，受風(fēng)的影響也比氣墊船小很多，經(jīng)過(guò)改裝后的地效翼船，還可以在平坦的陸面進(jìn)行起降和航行。

圖3 地效翼船掠海飛行

圖4 海鷗的掠海飛翔

二、地效翼船的優(yōu)勢(shì)

1.速度

地效翼船的航行狀態(tài)和飛機(jī)的飛行狀態(tài)接近，在升空后只需要克服空氣帶來(lái)的阻力，根據(jù)所配發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的不同，大型地效翼船的速度可與一般民航飛機(jī)相接近，一般為每小時(shí)700公里左右，小型地效翼船的速度也可達(dá)到每小時(shí)150公里左右。比普通貨船高出3-5倍。因此，從速度的角度來(lái)看，它較現(xiàn)有船舶具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。

2.適航性

地效翼船所飛行的高度，既不會(huì)受到海浪沖擊的影響，也不會(huì)受到高空較強(qiáng)氣流的影響，舒適性優(yōu)于船舶和飛機(jī)，不會(huì)帶來(lái)較強(qiáng)的顛簸感，艙內(nèi)噪音程度與大型客機(jī)相當(dāng)。地效翼船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也具有很好的抗擊風(fēng)浪的能力，根據(jù)機(jī)型的不同，可抗擊1-5米的海浪，在必要的時(shí)候，還可飛到上千米的高空避開惡劣的海況。地效翼船的重量較輕，吃水較淺，不會(huì)受到可航水域水深的限制，且起落所需水域面積較小，因此可以到達(dá)一些普通船舶難以到達(dá)的淺灘。除了水面之外，地效翼船在陸地上也能起到相同的作用，可在平坦的陸面上進(jìn)行飛行。地效翼船真正做到了海陸空全面發(fā)展，這也必將成為未來(lái)交通工具發(fā)展的新趨勢(shì)。

3.載重能力

由于地面效應(yīng)帶來(lái)的額外升力，使地效翼船可以搭載自身重量的一半，而普通運(yùn)輸飛機(jī)僅為自身重量的五分之一，使它較普通飛機(jī)擁有更多的載重能力。中國(guó)最新研制的運(yùn)-20軍用運(yùn)輸機(jī)，最大載重能力為66噸，已可躋身全球運(yùn)力最強(qiáng)十大運(yùn)輸機(jī)之一。而目前的400噸級(jí)地效翼船的載重能力是達(dá)運(yùn)-20的2倍多，裝載能力達(dá)到150噸以上。各國(guó)地效翼船研究不斷深入，美國(guó)正在研制一種載重能力達(dá)到1200噸，航程超過(guò)1萬(wàn)公里，飛行高度6-6000米的新型遠(yuǎn)洋地效翼船，這種地效翼船也可被改裝成載客2000人的海上高速郵輪。我國(guó)地效翼船技術(shù)的發(fā)展也在穩(wěn)步的上升，目前與俄羅斯共同研制的一款地效翼船，已初步完成技術(shù)設(shè)計(jì)，這款名為“海豚”的地效翼船有三種不同的型號(hào)。一種為客滾型，用來(lái)搭載乘客和車輛，設(shè)計(jì)搭載乘客180人，小型車輛26輛，中型車輛1輛；第二種為客貨型，用來(lái)搭載乘客和貨物，設(shè)計(jì)搭載乘客320人，貨艙載貨360噸；第三種為全客型，全部用來(lái)搭載乘客，設(shè)計(jì)人數(shù)640人。這種地效翼船可按照不同的用途進(jìn)行改裝，適于海上緝私、港口或沿岸巡邏、海上搜救、島嶼擺渡、醫(yī)療救助等用途。

4. 經(jīng)濟(jì)效益

一方面，地效翼船的載重系數(shù)較普通飛機(jī)的要大，而耗油量?jī)H為普通飛機(jī)的一半，這樣減少了燃油方面的費(fèi)用；另一方面，地效翼船對(duì)起降的水域要求不高，尤其是在某些島嶼上，不用建設(shè)專業(yè)的機(jī)場(chǎng)跑道，大大節(jié)省了機(jī)場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用，降低了運(yùn)輸成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

5.安全

地效翼船的飛行高度通常距離水面較近，而且能像船舶一樣停在水面上，如果發(fā)生機(jī)器事故，也可平穩(wěn)的降落到水面，不會(huì)產(chǎn)生高空墜機(jī)的危險(xiǎn)。另外，如果遇到海面風(fēng)浪較大，也可升到高空，避開惡劣海況對(duì)安全的影響。

三、地效翼船的未來(lái)發(fā)展前景

1.民用領(lǐng)域

海上中/短途運(yùn)輸，如天津港到大連港的航線，航線距離約為210nm，現(xiàn)有客船需要航行12h，而未來(lái)采用地效翼船只需1-2個(gè)小時(shí)甚至更短；從三亞坐船到西沙群島，大約需要18個(gè)小時(shí)左右，而地效翼船只需要九分之一的時(shí)間即可抵達(dá)，使“海上高鐵”成為現(xiàn)實(shí)。同樣也可以用于島嶼間的觀光，對(duì)開發(fā)西沙群島旅游來(lái)帶便利條件。

2.政府領(lǐng)域

海上救援，可以利用地效翼船速度快、起降方便、運(yùn)載能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，快速駛往出事地點(diǎn)，進(jìn)行救援，同時(shí)地效翼船上還可配備一些醫(yī)療急救設(shè)備，對(duì)需要搶救的遇難者，及時(shí)的進(jìn)行醫(yī)療救治，減少因救治不及時(shí)而造成的死亡。此外，可以利用地效翼船飛行時(shí)離海高度低的特點(diǎn)，進(jìn)行海上人員搜救，這樣可以更準(zhǔn)確更有效的搜索落水者，而且可以承載更多的落水者，是海上搜救飛機(jī)無(wú)法做到的。

海島補(bǔ)給，在中國(guó)的南海有許多大大小小的島礁，這些島礁都依賴于船舶進(jìn)行補(bǔ)給，只要供應(yīng)船稍受海況天氣等因素耽擱，島上的軍民生活就會(huì)窘迫一陣。而島嶼面積小，無(wú)法建設(shè)機(jī)場(chǎng)等問(wèn)題，也使船舶成為了唯一補(bǔ)給工具。最新成立的三沙市也面臨著這樣的補(bǔ)給問(wèn)題，這也大大影響了島上的建設(shè)。地效翼船較強(qiáng)的抗浪性、運(yùn)載能力以及起降地點(diǎn)要求低等，都可以快速、高效、安全的滿足島礁上的補(bǔ)給，對(duì)島礁的快速建設(shè)，提供后援保證(如圖5)。

圖5 地效翼船的補(bǔ)給運(yùn)輸

巡邏緝私，其實(shí)早在2004年，中國(guó)的第一艘地效翼船就已經(jīng)配給了中俄邊境的邊防部隊(duì)，幫助邊防戰(zhàn)士更好的完成巡邏任務(wù)。這樣的做法也可以應(yīng)用到海上打擊走私犯罪、南海巡邏、海上反恐中去。

3.軍事領(lǐng)域

地效翼船是兩棲登陸的理想工具，是布雷掃雷的運(yùn)載平臺(tái)，也是?？辗礉摰挠行Чぞ摺?/p>

同時(shí)地效翼船也可作為導(dǎo)彈快艇(如圖6)來(lái)使用，由于其速度快，飛行高度低，不易被雷達(dá)察覺(jué)，經(jīng)過(guò)改裝后的地效翼船，必將使來(lái)犯敵人望而卻步，發(fā)揮保衛(wèi)海疆的作用。

圖6 地效翼船在軍事上的應(yīng)用

四、結(jié)束語(yǔ)

我們國(guó)家在地效船的發(fā)展領(lǐng)域，雖然起步較晚，但通過(guò)多年來(lái)的努力，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)。相信在不久的將來(lái)，地效翼船會(huì)給世界交通運(yùn)輸帶來(lái)革命性的發(fā)展，為我們的生活帶來(lái)更多的便捷，成為未來(lái)不可或缺的交通工具。希望這種最初為戰(zhàn)爭(zhēng)而設(shè)計(jì)的交通工具，能更多的應(yīng)用到民用領(lǐng)域，為世界的發(fā)展而服務(wù)。