更快更安全，第三代“海上飛船”來(lái)了

最大時(shí)速240公里 8級(jí)風(fēng)力下可安全作業(yè)

我國(guó)自主研制的地效翼船信天翁-4。張勇攝

4月22日，科技日?qǐng)?bào)記者從中國(guó)船舶科學(xué)研究中心某試驗(yàn)基地了解到，我國(guó)地效翼船再獲重大突破。由該中心采用新型材料研制的第三代高耐波性地效翼船，經(jīng)過(guò)30多次海試表明，其多項(xiàng)技術(shù)性能處國(guó)際領(lǐng)先水平，今后將為加快開(kāi)發(fā)利用海洋提供重要海上高速運(yùn)載與作業(yè)平臺(tái)。

中國(guó)船舶科學(xué)研究中心地效翼船總設(shè)計(jì)師石亞軍研究員介紹，地效翼船又稱“海上飛船”，是一種兼具海上航行和騰空掠波飛行功能的新型水上交通工具。它利用地面效應(yīng)實(shí)現(xiàn)減阻、增升，航速為常規(guī)船舶的數(shù)倍至十余倍，是目前世界上最快的船型。它能在水面機(jī)動(dòng)、駐泊，具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，能快速執(zhí)行各類海上緊急任務(wù)。

地效翼船經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段

我國(guó)的地效翼船研發(fā)在國(guó)際上起步早，已有近60年的發(fā)展歷史，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。迄今，我國(guó)地效翼船的研發(fā)經(jīng)歷了三個(gè)重要發(fā)展階段：第一階段是地效翼船技術(shù)探索及初步攻關(guān)的階段，這階段更多地著力于“飛”這一技術(shù)能力的實(shí)現(xiàn)；第二階段在掌握了地效翼船核心設(shè)計(jì)技術(shù)后，逐步向規(guī)范化、實(shí)用化發(fā)展；第三階段旨在針對(duì)我國(guó)實(shí)際海情，研發(fā)適用性更強(qiáng)的地效翼船。

據(jù)了解，1965年，中國(guó)船舶科學(xué)研究中心在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展地效翼船研究，1968年，該中心成功試飛了我國(guó)第一艘地效翼船“961”。其后，經(jīng)過(guò)多年的持續(xù)攻關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)解決了地效翼船縱向穩(wěn)定性難題，形成了實(shí)用的地效翼船穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法，地效翼船核心技術(shù)體系逐漸完備。

2013年，該中心成功研發(fā)出我國(guó)首型商用地效翼船——“翔州1”型地效翼船，滿足了海上短程需求。這也是國(guó)內(nèi)第一艘經(jīng)過(guò)中國(guó)船級(jí)社完整認(rèn)證并簽發(fā)入級(jí)證書(shū)和安全符合證明的海上地效翼船。該船的研制和應(yīng)用實(shí)踐推動(dòng)了國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建。

在石亞軍看來(lái)，我國(guó)第一代地效翼船僅僅強(qiáng)調(diào)了“飛”這一基本屬性，第二代地效翼船則強(qiáng)調(diào)了經(jīng)濟(jì)性和雙工況需求，而目前第三代地效翼船有效解決了第一代、第二代地效翼船不能適應(yīng)我國(guó)惡劣海況的問(wèn)題。

“第三代高耐波性地效翼船，是我國(guó)地效翼船研制的一個(gè)重大技術(shù)突破，是我國(guó)自主研發(fā)地效翼船能力的具體體現(xiàn)，更是我國(guó)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求走出的一條創(chuàng)新之路。該技術(shù)目前處于國(guó)際領(lǐng)先地位?！痹撛囼?yàn)基地地效翼船試飛員王曉東說(shuō)。

第三代適用性與安全性更高

石亞軍介紹，在“翔州1”型地效翼船的長(zhǎng)期試驗(yàn)和試用過(guò)程中，該中心科研團(tuán)隊(duì)深刻認(rèn)識(shí)到耐波性是制約地效翼船實(shí)用性提升的關(guān)鍵指標(biāo)。同時(shí)，我國(guó)所處的西北太平洋地區(qū)，常年風(fēng)浪較大，多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)耐波性有較高要求，地效翼船耐波性不足必將大大影響實(shí)用性。

一般而言，地效翼船耐波性會(huì)隨著噸位變大而提升，但這與我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)和過(guò)于惡劣的實(shí)際海情并不匹配。研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為提升中小型地效翼船的耐波性水平更加符合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情，但這條路線并沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)參照，只能依靠自主研發(fā)。

十多年來(lái)，該中心科研團(tuán)隊(duì)從拓展地效翼船的安全使用限界著手，研究制約地效翼船實(shí)用性的影響因素和解決方案，結(jié)合帶增升裝置的高置上單翼和分層滑行面小剛度船身復(fù)合應(yīng)用，以犧牲部分地效的代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了耐波性水平的躍升，最終形成了高耐波性第三代地效翼船概念。應(yīng)用該技術(shù)后的中小型地效翼船可比同噸位地效翼船的耐波性提升一個(gè)浪級(jí)以上。

值得關(guān)注的是，在第三代高耐波性地效翼船的研制中，團(tuán)隊(duì)提出了新的降載概念，應(yīng)用了最新的技術(shù)成果，在水動(dòng)布局、氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)方面作了大量創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)通過(guò)機(jī)翼高置的方式降低波浪對(duì)部件的影響，同時(shí)應(yīng)用高效機(jī)翼增升裝置降低起降速度減小波浪載荷，分層滑行面以及更瘦削船體的應(yīng)用，兼顧了滑行效率和砰擊載荷。

該中心科研團(tuán)隊(duì)不斷打磨地效翼船實(shí)用化設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)地效翼船氣動(dòng)力技術(shù)、耐波性技術(shù)、實(shí)用化技術(shù)進(jìn)行深度挖掘，并在結(jié)構(gòu)外載荷優(yōu)化、先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)用等方面，取得一系列突破。

近期完成海試的第三代高耐波性地效翼船采用全碳纖維結(jié)構(gòu)，可載人員12人，滿載起飛重量達(dá)4.5噸，最大時(shí)速達(dá)240公里，有效航時(shí)達(dá)6小時(shí)，在4級(jí)海況、8級(jí)風(fēng)力下可安全作業(yè)。與前兩代相比，其適用性更強(qiáng)、安全性更高、航速更快。此外，其在執(zhí)行海上救生、補(bǔ)給任務(wù)時(shí)，第三代高耐波性地效翼船可以發(fā)揮速度優(yōu)勢(shì)及時(shí)趕赴海難區(qū)域，并可將救起的傷員及時(shí)、快速地運(yùn)送到基地或就近的陸上、海上醫(yī)院。

第三代高耐波性地效翼船上裝載的先進(jìn)裝備，在發(fā)現(xiàn)水上疑似目標(biāo)后，能長(zhǎng)時(shí)間保持超低空緊貼水面飛行并進(jìn)行精確搜索和精準(zhǔn)確認(rèn)；確認(rèn)目標(biāo)后，可就近降落，快速排水航行駛近目標(biāo)實(shí)施救援；在不適合降落的情況下，也可采用掠海低飛的方式向水面目標(biāo)精確空投浮筏、浮網(wǎng)等救生器材和應(yīng)急物資，給遇險(xiǎn)人員及時(shí)的支援；還能短時(shí)間飛越島嶼或海岸，完成對(duì)島嶼和岸灘上目標(biāo)的搜索或空投物資。

“相比于現(xiàn)有同噸位水上飛機(jī)和地效翼船，第三代高耐波性地效翼船適航性提高了1至2個(gè)等級(jí)，使得波浪中地效翼船的全年出航率和水上安全性得到了有效保證，解決了廣闊海域難以快速精準(zhǔn)抵達(dá)的難題。”石亞軍表示。

未來(lái)可滿足更大應(yīng)用需求

在相關(guān)專家看來(lái)，隨著我國(guó)海洋戰(zhàn)略的快速推進(jìn)，地效翼船作為有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的海上交通工具，未來(lái)將在開(kāi)發(fā)利用海洋、維護(hù)海洋權(quán)益、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)等方面，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

石亞軍介紹，地效翼船除了速度快、造價(jià)便宜之外，還有著其他船只、飛機(jī)所不具備的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于飛機(jī)，地效翼船速度較慢，滑翔性能好，易于操縱。飛行中如發(fā)生突發(fā)事故，因其在水面上的機(jī)動(dòng)性，可隨時(shí)降落，由飛行逐漸過(guò)渡到水面狀態(tài)。

但囿于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的滯后、高素質(zhì)駕駛技能人才缺乏等因素，地效翼船的商業(yè)化應(yīng)用才剛剛起步。為了推動(dòng)地效翼船的商業(yè)應(yīng)用，近年來(lái)，行業(yè)主管部門(mén)、以中國(guó)船舶科學(xué)研究中心為代表的工業(yè)部門(mén)和江蘇航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院等培訓(xùn)機(jī)構(gòu)通力合作，從服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求出發(fā)，自主創(chuàng)新突破關(guān)鍵技術(shù)難題、構(gòu)建了完備的小型地效翼船研制及應(yīng)用技術(shù)體系，同時(shí)積極參與國(guó)際組織的活動(dòng)，牽頭修訂了國(guó)際海事組織《地效翼船指南》。

在《地效翼船指南》的修訂中，為確保我國(guó)牽頭開(kāi)展的此項(xiàng)工作順利完成并取得預(yù)期目標(biāo)，我國(guó)參會(huì)代表團(tuán)先后與俄羅斯、法國(guó)、韓國(guó)等多個(gè)IMO成員國(guó)進(jìn)行了深入溝通，做了大量工作，解決了多項(xiàng)難題，讓《地效翼船指南》的修訂更符合我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

2021年7月1日，國(guó)內(nèi)首部地效翼船強(qiáng)制法規(guī)——《地效翼船技術(shù)與檢驗(yàn)暫行規(guī)則》由交通運(yùn)輸部批準(zhǔn)正式施行。該規(guī)則包含了總則、檢驗(yàn)與發(fā)證、小型地效翼船、大型地效翼船和10個(gè)附件。

《地效翼船技術(shù)與檢驗(yàn)暫行規(guī)則》在制訂中結(jié)合我國(guó)多年的地效翼船設(shè)計(jì)、建造和使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化，填補(bǔ)了我國(guó)地效翼船技術(shù)法規(guī)的空白，對(duì)保障地效翼船安全性，規(guī)范和促進(jìn)行業(yè)有序發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于推動(dòng)地效翼船產(chǎn)業(yè)化起到了十分重要保障作用。

目前，我國(guó)地效翼船在理論和試驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)和建造技術(shù)、結(jié)構(gòu)材料、施工工藝等方面都較為成熟，部分技術(shù)和應(yīng)用處國(guó)際領(lǐng)先地位，并正在探索具有中國(guó)特色的商業(yè)應(yīng)用的模式。

石亞軍堅(jiān)信，這種兼具常規(guī)船舶和飛機(jī)性能的水上交通工具，未來(lái)在海上高速運(yùn)載、旅游觀光、海上救生、執(zhí)法巡邏等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。（過(guò)國(guó)忠 實(shí)習(xí)生 柳 鑫）