地效飛行器原理

2024年3月17日發(作者：教師年度考核小結)

地效飛行器原理

地效飛機是借助于地面效應原理，貼近水面（或地面）實現高速航行的運載工具。與

相同排水量的船艇相比，由于它在巡航飛行階段不與水面直接接觸，從而大大減少了航行

阻力，提高了巡航速度；與常規的飛行器相比，它的載運重量又遠遠高于同級的飛機。因

而地效飛行器將飛機空中飛行的高速性和海上艦船的高承載性的優點完美地結合到一起，

在水天之際占據了超低空和掠海面的飛行空檔。 早在航空業發展初期，飛行員們就發現飛

機（尤其是小展弦比、下單翼、寬翼展飛機）在著陸過程中，當飛行高度與飛機翼弦長度

相近時，會出現一種附加升力，使飛機突然感到飄飄然，不太容易完成著陸，這就是所謂

的地面效應作用。

最初，人們在發現這種現象時，并不明白這種附加升力的特性，也沒有去專門研究如

何應用這種附加升力，只是簡單地給它起了一個"空氣墊"的名字。直到出現誘導阻力理論

后，人們才弄清楚這種現象的實質，對其進行了更科學的分類，并冠之以"鄰近地面效應"，

亦稱"地面效應"或"地屏效應"，簡稱"地效"。 所謂的地面效應是飛行器由于地面或水

面干擾的存在，飛行器升力面（通常指機翼）的下洗作用受到阻擋，使地面或水面與飛行

器升力面之間的氣流受到壓縮，即機翼下面的壓力升高，因而增大了機翼升力，同時減少

阻力（即機翼誘導阻力因氣流流過的條件改變而減小）的二種空氣動力特性。

后來，人們在不斷的認識過程中，研制出了一種利用地面效應提供的支承力而飛行的

飛行器，與氣墊船不同的是，它必須有前進速度才能產生地效作用，所以也稱作動力氣墊

地效翼船（艇）。地效飛行器曾被稱作"兩不象"：如果說它是飛機，它卻不需要機場起降，

而且能象船一樣在水上航行如果說它是船，它卻又能象飛機一樣飛行。

人類是從發現地面效應現象，轉而考慮如何應用這種附加升力的。從1897年法國人

最早進行地面效應飛行試驗至今，人類對地效飛行器的理論研究和實踐試驗已有了上百年

的歷史。不過因種種因素的制約，很多國家在該領域所取得的成就遠不如在水上和空中運

載工具方面那么明顯，目前在這方面獨領風騷的是俄羅斯。俄羅斯的專家們經過幾十年艱

苦不斷的努力，已經解決了地效飛行器的空氣動力學、結構強度、安全性和使用可靠性問

題及其相應的結構材料、發動機和機載設備的保障問題，并成功地研制出不少最近幾年才

被逐漸披露的具有各種用途的地效飛行器，使世人對地效飛行器的性能特點有了更加全面

的了解，同時也引起許多經濟發達國家的廣泛興趣。那么地效飛行器到底具有哪些獨特性

能呢？

高承載性與高速性：地效飛行器的載運量可達自重的5O％，而著名的波音747飛機

載運量僅為其自重的2O％；它可完全脫離水面或地面航行，需要克服的阻力只有水的1

／8O0，因此其飛行速度比一般船艇速度高9-14倍，比大多數高速船也快2-4倍。

高運輸經濟性：與飛機相比，客運地效飛行器單位公里耗油量基本上與現代先進飛機

相當，但它卻不象飛機必須從投資大的機場跑道起降，而自身具有一定的爬坡登岸能允與

船艇相比，貨運地效飛行器每千克負載以5OO公里/小時的航速運送5000公里的運輸費

用僅相當于常規船舶以40公里／小時航速的運輸花費，即O.3-0.4美元而比900公里／

小時速度的飛機的運輸費要少一半還多。

多航態營運特性：地效飛行器一般都具有低速排水航行、中速氣墊狀態航行和高速離

水航行等特性。

高耐波性與適航性：由于地效飛行器采用動力氣墊增升等技術，大多都能在3級海情

下順利起降，在浪高小于3米時穩定安全地巡航航行。

兩棲性地效飛行器：不僅可在水面、冰面、雪地上低空掠行，且具有一定的爬坡、登

岸能力，它不受航道環境和碼頭條件限制，可以快速將人員和貨物運往灘頭。

良好的隱蔽性和突防能力：地效飛行器通常都是貼水面或地面高速掠行，所以一般都

處在敵雷達盲區內，很難被發現。即使被發現，它也能規避敵艦載或陸基防空武器的攔截，

突防能力很強。較強的作戰能力地效飛行器比現有的導彈快艇速度要快、機動性要好，可

利用其高速性和突防能力對敵艦進行有效的攻擊，而敵人的水雷、魚雷不會對其構成威脅。

多用途性：在軍事領域，地效飛行器除可用于攻擊敵艦艇及實施登陸作戰外，也可用

于執行運送武器裝備、快速布雷、掃雷等任務，還可為海軍部隊提供緊急醫療救護。在民

用領域，地效飛行器不僅可用于客、貨運輸，還可用于資源勘探、搜索救援、旅游觀光、

遠洋漁船和鉆井平臺換員運輸、通信保障與郵遞等。 盡管地效飛行器使用前景廣闊，但

至今發展尚有不少技術障礙。

首先是地效飛行器設計理論還不成熟。與常規飛機設計不同，這種飛行器由于在飛行

中，不僅受地面效應影響，還會受到海情、浪高的許多隨機因素的影響，在整個航行過程

中大都處于非定常飛行狀態，空氣動力原理十分復雜，特別對飛行器操穩特性的控制和操

縱面的設計帶來很大的難度，因此這種飛行器的設計大量依靠風洞試驗和水面實際試航，

不僅費時費錢，還很難得到一般規律。 此外，這種飛行器要經常從水面進入大氣，又要從

大氣進入水面，這兩種介質的交替使用會給機體造成特別大的沖擊載荷（就像我們在跳水

時不小心可能受"水拍"一樣），并使飛行器的氣動力受到強烈擾動，造成翻轉、強烈顛簸，

嚴重的會破壞機體結構折斷機翼、機身等。

地效飛行器的發動機設計也必須給予特別的考慮，因為它使用的介質既不是純空氣，

也不是純水流，而是含有大量水氣的空氣，在貼海飛行時會吸入浪花，在貼地飛行時會吸

入地面碎石和雜物。

飛行器的選材也是一大難題，既要能經受海面的沖擊和振動，又要能耐海水的腐蝕既

要足夠的結實，又不能太重，還應有更好的耐應力疲勞性能。

正是存在以上許多未知或不定的對安全性和舒適性有很大威脅的因素，給地效飛行器

的設計帶來了很大的挑戰，但可以深信隨著現代科學技術的飛速發展，以上問題必將一一

得到解決。