滩涂水(地)雷:俄军要复活“里海怪物”?出现

  谈兵·据美国《国家利益》的网站近日报道,俄罗斯正研制“奥兰”级地效飞行器,俄罗斯副总理尤里·鲍里索夫称将在2027年之前研制这款地效飞行器并装备导弹。地效飞行器到底是什么?俄罗斯为何在近期重提此计划?

  地效飞行器,又称为翼地效应机或地效翼艇。简单说,它有点儿像一种特殊的飞机,在贴近地面或水面飞行时,利用地面效应(或称翼地效应)获得升力。

  普通的飞机或者鸟类在空中飞行时,利用倾斜的机翼或鸟翼,对空气施加朝向斜下方的压力,从而获得空气朝上方的反作用力,即升力。一般来说速度越快,升力越大。但是,当飞机或鸟类贴近地面或水面飞行时,由于机翼下方的空气同时受到机翼和下方地面的双向压迫,其反向作用力会大大高于在高空平飞时。飞机或鸟类因此获得了更大的升力,同时阻力减小。这种物理现象被科学家称为地面效应(或翼地效应)。

  自然界的很多鸟类,尤其是体型较大的天鹅、大雁等都会使用这种效应,贴近地面或水面飞行,以节省力气。而科学家们也据此开辟了“地效飞行技术”。这种技术应用的典型例子就是地效飞行器。

  地效飞行器的飞行基本模式和普通飞机很相似,但是其主要贴近地面、水面飞行,故而很容易产生地面效应,获得额外的升力。凭借这股比普通飞机大得多的升力,地效飞行器能够运载更多的负载。

  由于地面效应只能在很低的高度产生,所以地效飞行器不能离地太高。通常认为只有当距地面高度不高于飞行器翼展一半时,才会产生明显的地面效应,因此一架翼展30米的飞行器应在15米高度以下飞行,即使翼展达百米的大型飞行器,也要求在离地高50米以下飞行。换言之,地效飞行器的高度比普通飞机要低得多。又由于陆地上地形难免起伏或碰上障碍,要实现低空飞行很容易碰撞,故而地效飞行器通常选择水面尤其是海面飞行。

  地效飞行器与普通的船只差别也很大,船只是漂浮在水面上航行,而地效飞行器则是在水面以上航行。相对来说,地效飞行器和气垫船颇有几分相似,两者都是与地面或水面隔着一层高压气体。不同之处在于,气垫船是靠自身的发动机喷出高速气体从而产生高压气垫,而地效飞行器则是靠自身的高速运动,根据地面效应产生高压气垫。因此也有人将地效飞行器称为“介于飞机、舰船与气垫船之间”的运输工具。

  奉行“暴力美学”的苏联,是最早研究地效飞行器的国家。早在1923年,苏联科学家尤里耶夫即展开了相关研究。30年代,苏联已经开始进行地效飞行器的试验和理论研究。其他国家也有专家开始研究相关问题。

  二战后,各大强国曾掀起了一波小高潮,但很快放弃了。唯有苏联坚持下来。其原因除了国家体制问题,大约因为苏联拥有广袤的领土和领海,又在传统航空飞行器方面落后于冷战对手美国,故而更有实力和动力完成这方面实验。

  据称,从60年代以来,苏联和俄罗斯先后建成了多达30多艘的地效飞行器。阿列克谢耶夫中央设计局从1963年开始建造地效飞行器,其用途包括导弹发射平台、反潜作战艇和突击登陆艇等。在1966年,地效飞行器首飞成功。此后,阿列克谢耶夫设计局不断改进,飞行器的体积不断扩大。尤其在70年代,大功率的航空发动机技术得到提升,苏联在地效飞行器项目中引入动力增升技术,即在机翼的前上方安装喷气推进系统,利用发动机产生的强大气流,在机翼下形成一个动力气垫,相当于在地效飞行器上叠加了一个气垫船,从而进一步提升了升力托起飞行器。最终,苏联诞生了一艘令人目瞪口呆的庞然大物。

  这一庞然大物长约100米,翼展约50米,高约20多米,起飞重量达到500多吨。其机翼配置8台VD-7涡喷发动机,最大航程7500公里,能够以每小时800公里的速度,运送850名士兵。这艘飞行器自秘密研制成功后,一直在里海航行。联邦德国方面在70年代中期对此事略有所知,而北约正式得知此事,则是在80年代。北约通过侦察卫星发现了在里海上高速掠过的这巨型飞船,被震撼的北约为其取了绰号——“里海怪物”。

  其中较为成熟的一款是“小鹰”型。“小鹰”主要用于突击登陆作战,块头比“里海怪物”小得多,但还是远超过一般飞行器。其长58米,翼展31.5米,机翼面积304平方米,起飞重量140吨。“小鹰”的机首装有2台NK-84K涡扇发动机,单台推力10500公斤,主要用于起飞,垂尾顶部还有一台用于巡航的NK-12MK涡桨发动机,可运送20吨货物或300个人。负载20吨时,其航行速度为每小时125海里,能将货物运送到1700公里之外。“小鹰”可以在3级海况时起降,并能在更恶劣的情况下掠航,距离海面高度最小为1米。

  在1975年的一次飞行中,“小鹰”在起飞时受到海浪的撞击,机尾完全断裂脱落。而驾驶舱内的设计师阿列克谢耶夫当机立断,加大发动机功率,驾驶已经没有尾翼的飞行器飞回了岸上。此举让苏军对“小鹰”更加刮目相看,计划未来装备120架,一次运载上万名士兵或装备进行突击登陆。

  可惜,1985年由于支持该项目的国防部长乌斯季诺夫元帅去世,加之当时戈尔巴乔夫正在全线收缩,这个耗资巨大的项目被砍掉了。最终“小鹰”一共只造出5艘,其中2艘至今仍在民用服役。

  另一款较为著名的地效飞行器的是“花尾鸽”。它是一款反舰导弹发射平台,其尺寸略小于“里海怪物”。机长74米,翼展44米,起飞重量400吨。“花尾鸽”在机首装有8台NK-87涡扇发动机,单台推力13000公斤。当“花尾鸽”在非常接近水面的地方,以接近气垫船模式航行时,其时速为20至100公里,航程400公里。而当其在3米左右高度进行地效巡航时,时速可达500公里左右,航程高达3000公里。此外,虽然是地效飞行器,但“花尾鸽“也能高飞,其最大飞行高度7500米,足以越过陆地上的大多数障碍(当然,这种情况下不具备地面效应,会很耗油)。“花尾鸽”的背上装有3套KT-152二联装超音速反舰导弹发射装置。该导弹射程为120至200公里,在接近目标时还能做S型机动避开拦截火力,战斗部装火药300公斤,具有很强的对舰攻击能力,有可能成为令海上舰艇颤抖的“杀手”。但遗憾的是,这款在1986年或1987年才首次试飞的地效飞行器,最后也未能作为战斗武器服役。其中一架试图改成搜索救援的地效飞行器,最后也没有完成建造。

  苏联的多种型号地效飞行器,伴随着冷战结束、苏联解体而纷纷取消。但“里海怪物”的出现,却刺激了西方国家对这类武器的热情。80年代以后,西方各国凭借其强大的经济实力和科研水平,也研制出多款地效飞行器。如德国的“X”和“约克”、“TAFV”等型号,美国的“哥伦比亚”、“加林顿”和“美洲航线”号地效翼艇等。不过,这些飞行器或者体型较小,或者未能真正投入实用。

  近来,美国波音公司正在为美国军方研制一种巨型地效飞行器。这款飞行器从体型上不碾压现在的全部飞机,甚至当年的“里海怪物”在它面前也是小儿科。该机被称为“鹈鹕”,机身长110米,翼展152米,起飞重量2700吨,载重量为1270吨。机身上的货仓可装40个商用标准集装箱,发动机之间的机翼内也有装载空间,一次可以运载17辆M1主战坦克或者3000名全副武装的士兵。

  由于“鹈鹕”翼展长达152米,理论上在70米高时依然可以获得地面效应。其常规的飞行高度为6米,一次加油后在海面上可以飞行1.85万公里,或在陆地上飞行1.2万公里,巡航速度约为每小时500公里。“鹈鹕”的最大飞行高度为6000米。虽然体型庞大,但是由于机翼可以向上折叠,而且具有多达38组起落架分散机身重量,所以这巨无霸能够在普通机场的跑道上起降。

  美军对地效飞行器的青睐是有原因的。因为当前及未来可预测的一长段时间内,在全球范围维持霸权依然是美军的使命,为此需要数千乃至上万公里范畴的部队调度,很多时候能配合海军舰队进行联合作战。这种情况下,单架“鹈鹕”可以轻易运载齐装满员的营级部队,在一昼夜飞越上万公里后,从雷达无法探测的角度抢滩登陆,无疑可极大增强了兵力投放能力和突击登陆的威慑力,对美国全球战略意义重大。实际上,美国军中的人士早就表示,如果在海湾战争时美军能拥有地效飞行器,那么集结和投放兵力的效率会得到加倍提高。

  俄罗斯在普京上台后开始重振军备,不知不觉间地效飞行器也再度出现在计划图上。别列夫水上设计局声称,要发展起飞重量2500吨、负载1000吨的地效飞行器“奥兰”,其体型接近美国研制中的“鹈鹕”。不过,这款过于庞大的飞行器的研制成本和难度都较高。在2013年的第六届圣彼得堡国际海事防务展上,俄方展出了“里海怪物”的升级版“奥兰”。相比之下,这一款600吨级的地效飞行器似乎更有可行性。

  “奥兰”总重约600吨、长93米、翼展71米,略高于当初的“里海怪物”,基本属同一档次。它的正式名称叫“救援者”,俄军宣布将在北极和太平洋地区用它开展搜救以及向驻防部队运送补给。从这个用途来说,“救援者”用于北极地区的巡逻和补给确实非常适用,尤其千里冰原的北极为地效飞行器提供了绝佳的驰骋空间。当然,除了救援和补给之外,俄罗斯在这款庞然大物上安装导弹等攻击性武器,使其成为作战平台也是毫不奇怪的事儿。

  除了“奥兰”,俄军另一款“海鸥”A-050地效飞行器在2017年亮相。该艇总重50余吨,有效负载15吨,能以500公里左右的时速运载最多100名全副武装的士兵。俄方称其将在2020-2022年正式服役。然而也有媒体称,俄罗斯可能会在A-050“海鸥”地效飞行器上安装“布拉莫斯”超声速巡航导弹,执行反舰作战和对陆攻击的任务。此外,未来地效飞行器还可能加装声呐浮标、反潜鱼雷和水雷等装备,完成从空中反潜和快速布设水雷的任务。

  作为一款运载兵力、物资或者装载作战武器的平台,地效飞行器具有诸多优势。最直观的就是,它比舰船飞得快,比飞机运得多。

  普通舰船航行在水面上时,遭受水的阻力和波浪的阻力,发动机大部分功率都用于和阻力做斗争,所以大中型运输船只一般时速只能到五六十公里,水翼船、气垫船等特种高速船只也不过达到百公里左右。而地效飞行器一般在排水行驶时即可以达到与气垫船、水翼船相当的时速,当在距离水面几米高度进行正常地效巡航时,速度可达到每小时四五百公里以上,是普通船只的十倍;是气垫船、水翼船的五倍左右。

  此外,气垫船虽然可以抢滩登陆,但也只能在相对平坦的地面行驶和越过不算太高的障碍;而地效飞行器可以长期在离地面5至10米处进行地效飞行,必要时甚至能上升到几百米乃至几千米高空,其越过障碍的能力也是船只完全无法相比的。困扰普通船只的浅滩、暗礁、鱼雷、水雷和拦阻网和海洋波浪等,也很难对地效飞行器造成影响。而且它的停泊无须专门的码头。这就造成了其机动力和适用性远远超过船只。

  再看和飞机相比,地效飞行器的主要优势在于运载效率高。普通飞机完全依靠空气产生升力,需要消耗大量的功率来提速。而地效飞行器利用地面效应获得额外升力,因此比普通飞机省油、运载量大,而且它的起飞着陆要求很低,无须专门的起降场地。此外,由于可以长时间在10米以内高度飞行,基本都位于雷达盲区,地效飞行器的隐身性能相当好。无论是运载兵力突袭,还是以导弹进攻,都能达到出其不意的效果。地效飞行器的体积也比一般飞机大得多,在未来作为标准化平台,加载各种功能模块比普通飞机更加方便。

  既然地效飞行器有这么多优势,为何如今尚未能得到全面推广呢?这又和其先天存在的短板有关。

  首先,介于飞机和舰船之间的地效飞行器,既然兼具了二者之所长,必然也会有二者之所短。它比飞机运载得多,比舰船的速度快,那么反过来其运载量不如舰船,而机动力又不如飞机。对于飞机和舰船的使用,目前世界上已有一整套成熟的机制,地效飞行器只能设法融入其中。

  其次,地效飞行器最大的限制是高度。虽然理论上可以飞到几千米高空,而且在翼展一半以内都能有地面效应,但只有在其翼展的十分之一尺度才能有较为明显的最佳效应。这意味着地效飞行器最好将高度始终控制在3至10米以下。超过这个高度,就变成了飞机,耗油量惊人。

  而在海洋上,地效飞行器全天候的作战能力也比较差。虽然波浪影响不大,但如果遇上恶劣天气狂风大浪,地效飞行器便可能失控。“里海怪物”在实验中就曾被巨浪拍毁。再说现代海面民用船只太多了,地效飞行器以数百公里的时速在大洋上空几米高度飞掠而过,一旦发生航线冲突简直就是灾难性的后果。

  这里面还有尺寸和效率的矛盾。从数学上角度,地效飞行器的尺寸越大,则其获得地面效应的高度范围越大,稳定性也越好。但是太大的尺寸又会导致目标明显,容易成为攻击的目标。同时,地效飞行器重量比飞机大,降落时产生的冲击也会比飞机大得多,这会影响其材料的寿命。

  因此,尽管地效飞行器从理论上说使用前景广阔,但如果不能解决上面这些瓶颈,其发展尚面临坎坷的前途。

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