綜述
在人類發展歷史上,總是會出現各種奇特的設計。這些設計的初衷皆為了提升人類的某種能力或者是改變相應的習慣,事實上,好的出發點卻不代表著擁有好的結局。在民用及軍用交通發展歷史中,有很多設計甚至可以改變當時的遊戲規則,但是殘酷的是,其中很多設計或東西不免的淪為歷史的塵埃。其中包括單軌火車,超級飛艇,噴氣揹包,氣墊船,飛行汽車等等。而這種趨勢還在不斷的延續。而在有統計的這些設計發明當中,有一個一半飛機一半船的奇特的東西一直讓人擁有極大的興趣,它就是地效飛行器EKRANOPLAN。
1967年,美國第一個間諜衛星" Corona"圍繞蘇聯進行偵測時,在發回的資料當中,美方情報人員發現了一個很不尋常的東西。它外觀像一架飛機,但是機翼過於短小,機身表面噴塗著蘇聯海軍軍旗,經過判斷,斷定這可能是一個未完成的蘇聯新式戰機或者是兩棲作戰工具。當時,並沒有任何資料顯示存在過相同的東西,這種陌生的東西貌似介於飛機與輪船之間,但各不相像,因此很快西方人給它起了一個酷酷的名字叫做裡海怪物Kaspian Monster。
什麼是地效飛行器EKRANOPLAN地效飛行器EKRANOPLAN也被成為WIG飛機,確切的說是利用地面效應原理製造的飛行器。地效飛行器利用其自身的機翼在航行時對相關氣流進行引導與影響,最終產生表面效應。當地效飛行器在水或者陸地表面移動之時,機翼下方迎面而來的氣流會提供給自身一個額外的升力,即形成一個氣墊。飛行器機翼的升阻比增加,使得整個飛行器可以降低推進功率,並且保持離開地面的航行。這種特性可以讓地效飛行器很容易達到一個較高的航速。在現實情況中,地效飛行器不會受到空中管制,機動性好,耐波性強,出航十分方便,並且不佔用陸地資源可以隨時停靠在水中,因此具備強大的運輸及特種作戰能力。
其實在很長的一段時間內,前期的地效飛行器的研製人員都對地面效應的作用一無所知。由於地面效應的複雜且難以解釋的現象,曾經一度被形容成神話。當然我們現在已經知道,飛行器非常靠近水面或者水平的地面時,所產生的阻力就越小。下衝角度的減少可以使得升力向量向前旋轉,從而使飛機能夠用更少的功率及燃料維持航行或停留在空中。
在軍事領域中,地效飛行器EKRANOPLAN最大的優勢在於製造成本,貨運量及速度。但是對於當時的蘇聯軍方來說,他們更看重的是敵方雷達對地效飛行器EKRANOPLAN幾乎不起作用。根據地效飛行器的相關資料可以看出,地效飛行器平均航行高度大約位於4-14米的範圍內,這個高度對於雷達來說太低了。另外,地效飛行器飛行過程中不會接觸到水,不會被各類聲納裝置檢測到,因此其軍事領域中表現出來的強大能力讓人更為關注。
蘇聯關於地效飛行器是船還是飛機的爭論強大的運輸能力,與飛行特點讓地效飛行器自從誕生以來便爭論不斷。在整個地效飛行器的發展歷程當中,很多人都認為它決然不是一架飛機,而是一艘可以掠過海面的輪船而已。這個爭論在蘇聯官方內部更是一個嚴重的問題。說起來也比較搞笑,蘇聯人在當年浪費了大量的時間來爭論地效飛行器究竟是船還是飛機。因為屬性的不同代表著其後續一系列的問題,比如製造究竟是造船廠還是飛機制造廠完成;地效飛行器是由飛行員駕駛還是由水手駕駛;在地效飛行器航行的時候需要遵守什麼規則?航空規則還是海事規則等等。
全球第一臺地效飛行器由於裡海怪物Kaspian Monster的出名度,很多人都認為裡海怪物是世界第一臺地效飛行器,其實不僅僅第一臺飛行器不是裡海怪物,甚至跟蘇聯人都沒有什麼關係。
要說地效飛行器的歷史必須要講一個人,即,克勞迪烏斯·多尼爾(Claudius Dornier)博士。克勞迪烏斯·多尼爾1907年畢業於德國慕尼黑技術學院,畢業三年後開始在齊柏林的飛艇工廠工作。1911年,克勞迪烏斯·多尼爾設計了一款全金屬平面的戰鬥機而聲名大震。而這款戰鬥機在第一次世界大戰中被德國空軍採用。自此之後克勞迪烏斯·多尼爾控制了齊柏林飛艇工廠。
全球第一臺地效飛行器的名號應該落在多尼爾DO-X水上飛機上。當時由於德國戰敗,根據《凡爾賽條約》的規定,德國禁止研究設計主流化的飛機。因此水上運輸飛機的設計與研發成為德國更為看重的地方。在德國交通運輸部的資助下,1929年由克勞迪烏斯·多尼爾(Claudius Dornier)博士設計,作為當時世界上最大且最重的水上飛行器誕生了,其翼展近乎48米,最大起飛重量達到16噸。
多尼爾DO-X水上飛機由安裝配置在機翼上方的串聯型12個引擎提供航行動力。但是,其動力僅僅可以讓多尼爾DO-X水上飛機飛到五百米的高度。由於設計問題及多個複雜引擎的配置,導致飛行員並不能直接操控飛機的動力。在航行過程中,飛行員必須向飛行工程師傳送油門調節指令才能令其符合飛行員的飛行意圖。在這點上,多尼爾DO-X水上飛機的動力系統的操作已經越來越不像飛機,而更像是一艘船。1930年至1931年之間重達56噸的多尼爾DO-X水上飛機進行了跨大西洋飛行,並開始利用地面效應增加其航程與有效的載荷,至此地效飛行器初步誕生。
美國與地效飛行器多尼爾DO-X水上飛機對於地面效應的技術總結與應用,讓芬蘭人託沃·卡里奧Toivo Kaario看到了機會,其在1935年製造了一臺實驗型帶機翼的地效飛行器。這臺地效飛行器由16馬力的引擎提供動力,在雪地上載著一名成年男子以高達12節的速度飛行了一定距離,實驗成功後託沃·卡里奧Toivo Kaario申請到了相關專利。
儘管1935年託沃·卡里奧Toivo Kaario的地效飛行器實驗成功,但是對於蘇聯人來說,直到上世紀60年代才開始認真研究地效飛行器。兩者之間的20多年裡,美國人曾捷足先登,率先製造出全球第一臺大型地效飛行器。1941年美國參加第二次世界大戰之後,由於戰爭的需要,急需一種成本低廉並且可以遠距離運送人員與物資的飛行器。根據美國實業家亨利·凱撒(Henry Kaiser)的相應概念,美國政府將此專案交給了美國修斯飛機公司。
由於戰時對鋼鐵的限制與專案成本的制約,美國修斯飛機公司團隊為了可以使新型飛行器的專案成為現實,因此決定採用混合塑膠與覆蓋織物的木頭來製造飛機。在木材方面,主要選用的是樺木,但同時也存在大量的雲杉,最終這臺飛行器被命名為雲杉鶴Spruce Goose。雲杉鶴的翼展長達98米左右,裝載八臺巨型螺旋槳引擎提供動力,整個研製成本高達2300萬美元,在當時這是一筆驚人的費用。由於二戰在1945年已經結束,雲杉鶴處境就極為尷尬。由於此類飛機不同於以往的主流型飛行器,因此美國政府要求修斯證明雲杉鶴的能力可以達到相應的預期。
1947年11月2日,美國地效飛行器原型機雲杉鶴在加利福尼亞長灘進行了首次飛行測試。龐大的機身在離開水面之後,以21米的高速持續飛行了近2公里,最終取得了試飛成功。雖然如此,但美國政府並沒有允許雲杉鶴的量產,主要原因是雲杉鶴的木製框架不足以支撐其在長途飛行中所承載的重量,最終,雲杉鶴不幸夭折。
羅斯蒂斯拉夫·阿列克謝耶夫雲杉鶴的不幸夭折不代表地效飛行器的覆滅,地效作用的實際存在其實在客觀上已經證實地效飛行器在某種程度上來說一定是成功的。接下來,地效飛行器的集大成者蘇聯登場了。
冷戰時代,蘇聯是一個橫跨歐亞兩洲的超級大國,在其境內擁有著數不清的各類湖泊及海洋。裡海,黑海,波羅的海,巴倫支海與貝加爾湖等等盡皆位於蘇聯境內。這些水域客觀上已經提供給了蘇聯多不勝數的客運或海運飛行器實驗場地。由於冷戰期間均被競賽的原因,蘇聯急需一種巨型運輸工具,可以在冷戰時期完美的完成物資及人員的遠距離調配。
不知道大家注意到沒有,貌似蘇聯人有個特點,他們喜歡一切大的東西。在飛行器方面更是如此。從早期的西斯科飛機開始(這臺飛機達到機組人員必須爬上機身才可以進入機艙)到圖波列夫ANT-20馬克西姆·高爾基(當時世界上最大的飛機),甚至到了今日,六引擎的安東諾夫An-225飛機也是有史以來最大的飛機。
隨著冷戰的開始,以及蘇聯人自身的運輸需要以及蘇聯境內水域的廣泛,導致蘇聯人對於先進的大型飛行器與兩棲運輸工具十分感興趣。於是在1958年,蘇聯下諾夫哥羅德的工程師羅斯蒂斯拉夫·阿列克謝耶夫Rostislav Alekseyev接到一個專案,為蘇聯製造一款兩棲運輸工具。但實際研製與建造的時間大概是在1960年阿列克謝耶夫見到當時蘇聯領導人赫魯曉夫之後。
1916年12月18日羅斯蒂斯拉夫·阿列克謝耶夫Rostislav Alekseyev出生在一個農民家庭,於1932年跟隨家人搬到了當時蘇聯城市高爾基,高爾基是當時蘇聯最古老的造船廠克拉斯諾耶·索爾莫沃的所在地。1935年,阿列克謝耶夫進入高爾基工業學院造船系。1941年10月完成碩士論文《論帶有飛翼的滑行船》,這篇論文被評為擁有博士水平的論文。參加工作後,阿列克謝耶夫進到坦克工廠專門負責控制坦克質量。隨著斯大林格勒戰役的結束,阿列克謝耶夫開始涉足造船。並於1943年製造出其人生的第一艘水翼艇。
在1940年代和1950年之間,阿列克謝耶夫建造了很多實驗性的水翼艇模型,研究流體動力學曲線,探索了物體運動穩定性,可靠性,安全性,結構問題,並制定了原理。他的設計專門針對平坦,開闊和淺水的河流和運河,透過使用較小的升力係數來穩定船舶的運動。1957年,阿列克謝耶夫設計的水翼艇RAKETA投放市場。它的速度為是普通船速度的三倍。在接下來的幾年中,RAKETA被製造了幾百艘,並在蘇聯的主要河流上行駛。當美國海軍研製第一艘水翼艇時,蘇聯境內已經有300艘RAKETA水翼艇馳騁在各大水域。
隨著冷戰期間不斷的紛爭與競賽,當時的蘇聯領導人面為強大的美國航母束手無策,直到阿列克謝耶夫參加赫魯曉夫主持的會議時才讓蘇聯領導人突發奇想。當時蘇聯領導人赫魯曉夫與阿列克謝耶夫溝通過後,將地效飛行器視作可以對抗美國航母的一種有效方式。在這點上赫魯曉夫從不掩蓋其激動的心情,甚至不斷的在各種公共場合中誇下海口:蘇聯擁有可以跳過橋的船。
裡海怪物Kaspian Monster的誕生在1960年,關於所有地效飛行器的資訊都進行了分類及命名,第一個模型在1961年被製造了出來,即SM-1,動力引數上達到了200公里每小時,SM-1的測試成功收集到了大量的機翼的穩定性資訊與相關動力引數,並發現了起飛與著陸時速度過高和飛行器表面過於粗糙。1962年阿列克謝耶夫率採用翼下排氣的方式來改善SM-2型的空氣動力學問題,但是最終實驗的結果不令人滿意,翼下排氣系統會加劇螺旋槳漿距之間的穩定性。1963年阿列克謝耶夫將後翼從前翼的影響區移開,使其不位於機翼下的排氣區域,最終完成定型。
對於阿列克謝耶夫來說,地效飛行器必須比以往的任何水翼艇速度都要快,不是快一點,而是數倍以上。為了獲得更高的速度,地效飛行器必須要離開水面,因此,阿列克謝耶夫開始鑽研地面效應,地面效應是一種空氣動力學現象,當機翼靠近地面或水面之時可以在機翼下方產生高壓,提供更強的升力。只要能應用這種現象,也就是意味著阿列克謝耶夫可以設計出一種不同於以往的交通工具,不僅僅是在水上行駛,陸地一樣可用。由於需要一種可以在海上可以與美國航母抗衡且可以彰顯超級大國地位的的裝備,蘇聯政府支援了他的專案,要求是全新的地效飛行器必須要足夠大,堅固且速度極高。
經過4年的設計與研製,真正意義上的地效飛行器KM原型機問世,1966年10月16日KM原型機在裡海進行了第一次測試。國際慣例當中,設計師在測試裝置上是不允許自行測試的,但當時阿列克謝耶夫本人便在測試的地效飛行器上。這臺巨大的地效飛行器憑藉八臺大型渦輪噴氣引擎的力量,從海浪中轟然升起,不斷的加速直到400公里每小時,然後引擎關閉,依靠地效作用繼續行駛了近五十分鐘。一切如同阿列克謝耶夫所想,八個引擎不僅為地效飛行器提供了向前的推力,由於排氣口的傾斜角度,可以將空氣引導至短翼的下方從而形成額外的氣墊保證了地效飛行器的持續巡航。不過,飛行過程中發現機身出現了彎曲與滾動,這些問題測試後透過加強了機身得到最終的修正。
美國人曾認為裡海怪物是個遙控飛機蘇聯人造出了前所未有的海怪並驗證了其可以飛行,但是具有諷刺意味的是美國人的看法截然相反。地效飛行器的研製對於蘇聯人來說是一個絕密的事情,但是1967年,儘管蘇聯人把KM原型機隱藏的十分穩妥並且只在夜間行動,但是,在美國" Corona"間諜衛星的偵查中,還是被美國人看到了。所有影象被彙集到美國國防情報局,經過分析認為,如此小的機翼根本不可能讓如此龐大的機身飛起來。由於有了這種判斷,美國人更偏向於發現的地效飛行器是蘇聯為監視中國核計劃而研發的遙控無人機專案AQUILINE,最後各方資訊表明這個想法更不可靠,最終經過美國國防情報長時間的分析,他們認為這是一艘船或者是一架根本飛不起來的飛機而已。
裡海怪物=航母殺手?隨著蘇聯內部的政治鬥爭,隨著赫魯曉夫下臺,接替赫魯曉夫的列昂尼德·勃列日涅夫對諸如" KM"地效飛行器之類的超大型概念深表懷疑。為了說明地效飛行器對蘇聯在冷戰期間有著舉足輕重的作用,阿列克謝耶夫及其團隊見了勃列日涅夫詳細介紹了其相關資料,令人嘆息的是,勃列日涅夫完全沒有興趣,他在面談中只評論了一點,就是當日的午餐。
由於勃列日涅夫政府的態度,阿列克謝耶夫的地效飛行器艦隊對抗美國航母的夢想也隨之破滅。不過,因為地效飛行器的飛行高度使其無法被雷達察覺,他仍舊被當局允許採用地效技術設計一種比較小適合突擊任務的運輸工具,即Orlyonok也被成為鷹雛,雖然Orlyonok的體積比之KM地效飛行器過於小,但是客觀上講還是一架大型機,一次可以運送140名軍人或者兩臺裝甲運兵車。不過,1974年Orlyonok地效飛行器在波濤洶湧的海面上進行測試時,遭遇海浪撞擊導致尾槳和後輪引擎在波濤洶湧的大海中發生了故障,雖然阿列克謝耶夫接管了飛機的控制,將殘缺不堪的Orlyonok降落在岸上,但蘇聯軍事首長將這次事故歸咎於阿列克謝耶夫,並令其辭去了無線電通訊局的首席設計師之職。阿列克謝耶夫的獨立性使他與蘇維埃建制背道而馳,幾年之內,他再次被降職,最終退居二線。
值得一提的是,阿列克謝耶夫始終沒忘記地效飛行器對抗航母的事情,最終還是研製出一款軍用地效飛行器:LUN,即鷂。LUN的含義就是航空母艦殺手,其總重量280噸,最大起飛重量380噸,長約74米,翼展44米。
鷂透過八臺NK-87燃氣渦輪引擎的動力可以達到每小時500公里的航行速度。這臺猛獸可以在暴風雨及浪高兩米半的條件下強行起飛。它是蘇聯海軍陣容當中最獨特也是最鮮為人知的武器之一。它全副武裝與快速到達的特點讓人印象深刻,是冷戰期間經典的超級武器。
鷂式地效飛行器的預定任務是用裝備在機體頂部的發射管攜帶的六枚反艦導彈對海上目標進行閃電襲擊,反艦導彈為俄製白蛉(Moskit)超音速導彈,被北約成為SS-N-22炙傷型導彈。此導彈是具有掠海能力的中程超音速反艦巡航導彈,高空中可達3馬赫以上的速度,低空也有2.2馬赫以上的速度。
白蛉(Moskit)超音速導彈的設計目的是對付波羅的海和黑海等較小的北約集團中的海軍力量,併為俄羅斯大陸防禦北約的兩棲攻擊。它的高速度將理論響應時間降低到驚人的25秒-30秒,使得對手干擾及對策變得尤為困難。裝備了俄製白蛉超音速導彈的鷂式地效飛行器威力大增,在曾經的一個歷史時期內,給蘇聯老對手美國造成了不小的心裡壓力。
根據美國情報局當年對鷂式地效飛行器作戰力的相關研究可以看出,鷂式地效飛行器一般會幾架一起參與行動。遇到敵方之時,由於速度的優勢,會派出一架鷂式地效飛行器作為前鋒偵察目標並向其他人提供攻擊目標資料。由於俄製白蛉超音速導彈射程為100公里左右,一個三艦編隊即可以瞬間發射18枚速度3馬赫以上的掠海導彈,這種戰力對於美國來說實在是防不勝防。
結束語1984年,蘇聯地效飛行器的主要支持者,當時的國防部長德米特里·烏斯季諾夫去世,從此地效飛行器開始失去研發資金。1991年隨著蘇聯的解體,前蘇聯地效飛行器專案正式消亡,服役的地效飛行器也被遺棄。時光荏苒,鷂式地效飛行器已成廢墟,多年在一直停靠在俄羅斯海軍基地卡斯皮斯克向南14小時的地方。雖然地效飛行器已經消亡,但是其內在原理還是讓很多國家受益,包括中國在內的很多國家都研製出來了地效飛行器的變種版本。
2002年,波音公司在美國推出了一種名為鵜鶘的有史以來的最大飛機Pelican。它長約一個足球場的長度,翼展長達152米,承載能力為1400噸,它可以在6000米的高空飛行,但在低空利用地面效應,飛行高度僅為6米。而對於俄羅斯來說,在戰略性日益增強的北極地區,俄羅斯正打算恢復地效飛行器計劃,在2018年,有報道稱俄羅斯軍方可能再次對部署導彈的地效飛行器感興趣,但此後一直沒有相關的資料確定此事。
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