jin2055金沙网站:现代航空技术在创新飞翼艇上的

2020-03-14 作者:科学研究   |   浏览(117)

俄罗斯研发新型高负载货运“地效飞船”

Aviation Technology Is Applied to Advanced Amphibian Flying Boat最近,俄罗斯别里耶夫设计局展示了一种千吨级起飞重量的别-2500两栖地效翼艇,澳大利亚的科学家开发出一种既能够在水面轻松地掠行,而且又能够脱离水面作超低空滑翔的双翼滑翔快艇,美国洛克希德·马丁公司公开了"鲨鱼"隐身高速武装快艇的设计方案,这些成果都得益于现代航空技术的应用林一平现代航空技术的应用已经深入到一些新型飞船和快艇的研制中,已开发出创新性的两栖地效翼艇、滑翔快艇、隐身高速快艇等产品。俄罗斯的别-2500千吨级两栖地效翼艇俄罗斯是世界上最早将"地面效应"理论应用于实践的国家。由于地效翼艇的载重量大、巡航速度快、机动性能强、适航性能佳、隐蔽性能好、保障效率高、突防能力突出、又可两栖使用,所以早在20世纪60年代,苏联设计师就研制了起飞重量500吨级的著名的"里海怪兽"喷气式地效翼艇,接着又研制了 "小鹰"系列、"伏尔加"-2系列、"雨燕"系列、"鹞"系列等大中小型地效翼艇。在今年的英国范堡罗航空展览会上,俄罗斯别里耶夫设计局展示了一种目前世界上最大的千吨级起飞重量的别-2500两栖地效翼艇(又称冲翼艇或地效飞机)的模型。据称,别里耶夫公司目前已经制造出2架别-2500试验机,翼展156米,机身长123米。起飞重量为2500吨,最大有效载荷1000吨,相当于10架美军最先进的C-17"环球霸王"运输机的运力总和。设计特点别-2500两栖地效翼艇采用了富有创新特色的6发单船身-上单翼-双T尾翼的鸭式气动布局。船身为排水型宽体结构,上层前段为驾驶舱,下层自首到尾直通,开敞性非常好,既可以用来设置大型旅客舱,也可以用来设置大型货舱,还能够客货两用。其设计指标是机舱内可至少容纳990吨有效载荷。具有良好的空气动力特性的上单翼布局,既避免了翼面遭到水流的直接冲击,同时又保护了翼面上方的发动机组维持正常工作。在梁架式结构上还有很好的贯通性,且制造工艺性亦好,当需要设置整体货舱时也比较有利。双T形尾翼采用分列布置的结构,能够进行相对独立的操纵,而且整体结构重量小于连体结构形式,制造工艺性亦较好。高大的双T形垂直尾翼,大面积地贯穿了机翼内外段,不仅提供了足够的方向稳定性,而且又提供了灵便的方向操纵性,同时还以整体形式满足了空气动力、承载支撑、水中增稳等多方面的使用-技术要求,显然比单体分别满足这些使用-技术要求更合理,更具优势。别-2500的动力装置为6台单发推力为1000千牛的KN-116涡轮风扇发动机。它们分成2组,1组4台对称布置在前翼上方支架上,主要供起飞和降落时使用;另外1组2台对称布置在机翼上方靠近垂直尾翼的内侧支架上,主要供巡航时维持推力,这样的安排保证了良好的使用经济性。使用特点 别-2500既能在天空翱翔,又能在水面作长时间的超低空巡航,还具有普通飞机所不具备的水面系泊、水面起降的功能。别-2500在海面进行飞行时速度比一般舰船快10~15倍,比大多数高速舰船也要快5倍,高空速度可以达到800千米/小时, 别-2500最大航程为17000千米,可以用于跨大西洋和跨太平洋航线,对于距离7000千米的航线,它在高空飞行时有效载荷为700吨,地效飞行时为450吨,而C-17"环球霸王"运输机的最大载重也只有80吨,最大巡航速度648千米/小时,航程也仅4630千米,可见这种巨形地效翼艇的应用潜力之大。别-2500两栖地效翼艇除用于客货航运外,并且可以用于海上救援、科学考察任务,尤其适合海洋探索,在未来的海上基地间运送设备和补给,可以使用现有的海港,不需要修建特别的辅助设施。美国的"鹈鹕"巨型地效飞行器波音公司应美国五角大楼的要求,也正在开发一种名为"鹈鹕"巨型地效飞行器。它采用了常规总体布局,选用涡轮螺旋桨发动机为动力装置,采用成熟的技术和工艺。 "鹈鹕"的翼展为152米,机身长110米,有效载重量为1270吨。每航次可以运载17辆M-1主战坦克,或者3000名全副武装的士兵。"鹈鹕"地效飞行器在海面上飞行时巡航高度为6米,从而使它能够充分享用"地面效应"飞行,同等条件下,比普通飞机节约燃料35%。"鹈鹕"地效飞行器一次加油后在海面上持续飞行的航程可达18500千米。在陆地上起飞,"鹈鹕"地效飞行器的巡航高度能够达到6000米,航程可达到12000千米。双翼滑翔快艇澳大利亚国防科技机构的科学家已开发出一种既不同于冲翼艇,又不同于水上飞机,但是同样能够在水面轻松地掠行,而且又能够脱离水面作超低空滑翔的双翼滑翔快艇。设计特点 该滑翔快艇将中央平台、水翼和飞翼上下组合为一体,因而流体阻力小、航速快。中央平台的功能与普通船舶一样仍然是载人纳物。驾驶舱、客舱、主机舱、系统设备舱、行李舱、货舱等按常规布置。艇身采用快艇线型、铝合金结构,水线下方安装水翼,艇身舱上方则安装飞翼。艇底部的水翼的剖面形状和作用原理同机翼相似,但尺寸小得多。水翼所产生的升力同流速、翼型、迎角、面积和浸深等因素有关。 当双翼滑翔快艇停泊或以低速航行时,水翼不产生升力。这时双翼滑翔快艇同普通排水型船一样,靠浮力支承。艇上部的飞翼用于产生空气动力,以升力来帮助双翼滑翔快艇迅速抬高艇身,减少与水面接触,降低流体阻力,当所产生的升力足够大时,便能托起整艘双翼滑翔快艇脱离水面,作超低空滑翔。很显然,随着双翼滑翔快艇航速的提高,浸没在水中的艇身表面积越来越小;当艇身脱离水面航行时,惟有水翼还浸没在水中,而且一旦水翼也完全脱离水面,双翼滑翔快艇便进入超低空滑翔,则此时水阻力为零,空气阻力为主,航行速度也将迅速提高。飞行方式 双翼滑翔快艇的飞行方式既不同于冲翼艇,又不同于水上飞机。随着快艇的船体不断地在水中加速-水翼抬起艇身-艇身脱离水面-翼托起水翼艇滑翔-着水-水面航行-不断再加速-水翼抬起艇身-艇身脱离水面-飞翼托起水翼艇滑翔……如此连续起降、起伏循环跃进的航行方式。由于双翼滑翔快艇在低空完全靠空气动力滑翔,而不是靠动力推进,因此不需要额外使用燃料助推就可以超过一般水翼艇的航速,在同等条件下,还可节省约30%~50%的燃料,滑翔时间越长,滑翔距离越远,快艇的经济性就越佳。澳大利亚科学家设计的双翼滑翔快艇,采用"前三点"水翼加半刚性结构的飞翼总体布局,其飞翼和水翼都是可控的,允许驾驶者使用两根操纵杆来分别操纵或同时操纵,调节双翼滑翔快艇的速度、加速度,控制姿态稳定,操纵航向,以及控制滑翔高度等。目前该双翼滑翔快艇的遥控模型已经在试验中,其翼展为8米,飞翼为矩形平面,后缘对称安装有副翼作为操纵面。 初期试验证实,这种总体布局的双翼滑翔快艇设计,已经完全可将船体托离水面,而仅保留水翼浸没在水中,在风速超过15节时,航速已能超过30节。应用 双翼滑翔快艇与众不同的技术亮点在于节能、高速、机动。在民用领域,双翼滑翔快艇可以用于高速客运、旅游观光、水面缉私、巡逻、救援等。在军事上,双翼滑翔快艇能够在战斗中逃脱鱼雷攻击、摆脱水雷封锁,同等情况下,还能够增加续航力。为此,澳大利亚国防科技机构打算将这种双翼滑翔快艇应用于包括海军高速舰艇、轻型无人高速艇等领域。双翼滑翔快艇的局限性是受气象、海情变化的影响较大,大风大浪中不宜航行,因此适航性要逊于常规船舶。它的固定式飞翼对日常停靠海港、码头也有影响,会带来一些不便和损坏。水面航行时飞翼对船舶安定性、稳定性、操纵性的干扰和影响,需要专门研究改进,解决包括抗船体抗倾覆、耐波性、抗风浪能力等一系列问题。"鲨鱼"隐身高速快艇最近,美国洛克希德·马丁公司公开了"鲨鱼"隐身高速快艇的设计方案,它采用了双体船型、折叠结构的"四不像"外形:它既不像鲨鱼、也不像快艇;既不像潜艇,也不像飞机或飞船。隐身特性 从构造上,"鲨鱼"快艇划分为水上和水下二大部分,由船身、支架、浮筒三大类五大件组成,其独特的船形设计可以减少了有效雷达反射面,船头、船尾及船体结构连接部分涂有辐射吸波涂层,红外、雷达和可见信号特征也较小。"鲨鱼"快艇艇身长仅12米,比沿岸巡逻艇还要小许多,采用串列式布置的双座驾驶舱,以减小被雷达波正面照射的艇身截面积,具有低的雷达可探测特性,从而拥有理想的隐身性能。"鲨鱼"快艇外形设计线条流畅,部件简洁,且表面光滑并采用向外倾斜的外挂梁独特的反射面设计,有助于反雷达波。 船身脱水高度可调 "鲨鱼"快艇在水面航行时,船身脱离水面的高度可通过改变折叠式结构的外挂梁的幅度来调节。 当降低船身脱水高度时,则增加接触水的浸润表面积,虽然因此增加了航行阻力,但是被敌方雷达照射、跟踪的几率下降;甚至可以长时间漂浮在水面,使信号特征变得更小,不易被发现、跟踪和遭到攻击。 当提升船身脱水高度减少接触水的浸润表面积时,虽然减小了航行阻力,有利于提高航速,但是被敌方雷达照射、跟踪的几率也随之增加;正是这些变化,在航行时可以根据不同情况下的隐身需要,调整船身的高度。双体船型 "鲨鱼"快艇采用左右对称的2个雪茄形浮筒作为水下部分的主船体,在满足浮力需要的同时,其流体阻力明显要比传统船型的船体小得多。而且在不同速度和海浪情况下,其波阻变化亦不大,其阻力也不像普通舰船一样,随航行速度和海浪强度的增加而增加。双船体的低阻外挂梁将浮筒与艇身连接在一起,保障了整体上的波阻较小,再配置定向喷水推进方式,不仅航行阻力小,而且只需要匹配常规功率的动力装置,就能够轻松地达到65千米/小时的巡航速度,并拥有良好的经济性。"鲨鱼"快艇选用的小水面线双体船型具有良好的横向稳定性,确保其在高海况条件下具有优良的适航性,不仅抗风浪能力增强,出航率提高,而且改善了人员乘坐品质。折叠结构 "鲨鱼"快艇采用了独特的折叠式结构紧凑型设计,通过升降高度、伸缩宽度来满足使用技术要求,以方便大中型舰船都能够在有限的空间随船携带或携载。"鲨鱼"快艇的外挂梁可以在作动力下,左右端下段先向内侧翻转;再向左右端内外侧同步折叠,降低艇身高度;同时锁紧机构。 浮筒水翼在折叠状态下可同步跟随,向内向上翻转,并锁紧机构,以紧凑停放宽度,此时,船体长度不变,而船宽和船高均减至3.6米,甚至可以放入一个标准的集装箱内,跟随母舰远洋部署。反之,需要展开时,则经解锁后,逆向依次逐项伸展外挂梁和浮筒内侧水翼,逐步抬高艇身,直至恢复原来的工作状态。为了方便折叠状态下在母舰船舱和甲板移动和停放,2个浮筒下方还专门设置了4组滑轮。武器装备 作为一种隐身高速攻击和侦察艇,"鲨鱼"快艇的武器装备有20毫米速射机炮、40毫米榴弹发射器、火箭发射器,并且可以发射多种远近射程的空对空、空对地导弹(例如"海尔法"或"联合通用导弹")、鱼雷等精确制导武器,以单艇或多艇编队的方式执行火力压制、两栖支援、濒海作战、多重突防、快速突击等项战斗任务。使用特点 "鲨鱼"快艇能以65千米/小时的航速对不断变化的威胁迅速做出适当的反应,包括反舰、攻击、侦察、护航、巡逻、反潜、反恐、反水雷战等。平时,"鲨鱼"快艇大部分船体沉在水中,能以低速航行或漂浮的方式增加续航力,长时间在沿海浅水域活动。但是,当它发现敌方目标,或者得到己方侦察情报,又有空中引导的情况下,可以迅速启动、加速,迅速扑向目标,执行任务。"鲨鱼"快艇自身具有一定的搜索、排雷能力,能探测并排除浅水域布下的水雷,因而还可以充当 "舰艇保镖"。 "鲨鱼"快艇既能单艇单批部署,又能够多艇成群部署,它们或潜伏、或游弋、或自卫、或攻击,从而有效地对付敌方高速武装快艇和柴电潜艇的威胁。它们还可以在浅海探测并排除水雷,为舰船担当"清道夫"。此外,"鲨鱼"快艇也能由两栖支援舰或新型"濒海作战舰"等母舰携载,在远海水域部署、执行任务、参加战斗。目前,洛克希德·马丁公司计划研制一种无人驾驶型隐身高速攻击和侦察艇,使其成为一种新型武器系统。

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“地面捕食器”硬件和原理图。

日前,俄罗斯研究人员披露了一款激进的新式货机,据悉,该型货机有望彻底改变世界范围内的货物运输方式。这款新型“地面捕食器”是一艘单次行程可载重500吨货物的巨大飞艇。为实现巨大的承重强度,该装置采用“翼地效应”原理来捕获巨大舱翼下的缓冲气流层。

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