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[海军动态] 美海军学会:在新的威胁环境中重新审视地效飞行器的作用

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发表于 2020-10-16 12:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【知远导读】本文编译自美海军学会会刊《Proceedings》2020年第9期。冷战时期,前苏联曾研制过一种大型水上飞行器:地效飞行器。西方国家到了上世纪80年代初,才通过侦察卫星发现这种装备。由于其体积巨大,又在里海航行,所以被冠以“里海怪物”的绰号。地效飞行器具有多种性能优势,发展潜力巨大,且其可行性已经过验证。作者认为,在当前面临的威胁环境下,美国防部应对这种飞行器的战区内战术运输、战区间战略运输能力进行重新审视。

上世纪80年代,当美国中央情报局分析人员第一次从卫星照片上看到这种飞行器时,完全不知其为何物。这种飞行器大小如同一艘舰船,虽在海上航行,但又似乎具有机翼。是飞机吗?如果是,那它比任何飞机都大。是核动力的吗?无从得知,而且似乎几年之内也无法得到答案。尽管关于这艘神秘飞船的问题比答案多,但它还是被冠以一个响亮的名字:里海怪物1。实际上,这是一艘巨大的水上地效飞行器2。

从20世纪60年代到90年代初,原苏联中央水翼船设计局(CHDB)建造了几架地效飞行器原型机,并在里海进行了飞行试验3。这种不同寻常的飞行器能够以飞机的速度运动,以舰船的吨位装载,并完全在水上操作,可执行多种任务。到了21世纪初,美国也开始研究建造自己的地效飞行器。
当前的诸多威胁对美国航母及陆基固定翼飞机的作战能力构成挑战,而美国国家战略海运能力也处于几十年来最糟糕的状态,美国防部应该重新研究地效飞行器的发展和采购问题。地效飞行器与新兴技术不同。新兴技术潜力巨大,但在多数情况下,还远未达到设计阶段。而地效飞行器已经过验证,具有固有能力,可成为美国海军与陆战队打好太平洋战争的理想选择。
新的威胁环境
当前,中国和俄罗斯对美国大型舰船和固定基地的远程打击能力越来越强。2017年兰德公司的一份报告指出,冲突一旦爆发,中国导弹可以让美国空军基地40多天不能使用,即使对这些基地进行持续抢修也不能改变局面。正如一位分析人士所称:“在日本,嘉手纳空军基地就像一只易受袭击的鸭子。”4
截至目前,美国最大的担忧是战略海运问题。2019年美国战略与预算评估中心一份研究报告警示:“虽然后勤保障在传统上是美国的优势,但它现在可能成为一个主要弱点,可能导致美国输掉对中国或俄罗斯的战争。”5
由于海军的潜艇在远离本土的水域航行,美海军军事海运司令部(MSC)的部分舰船将面临日益激烈的竞争环境。因为缺少护航,每艘舰船都将在很大程度上“依靠自己”6。如果当前稀缺的海运船队蒙受损失,美国将很难找到替代船只。此外美国造船业正处于危机之中,商船船员数量也愈加匮乏7。
显然,美国需要一种新的方式跨越海洋,运送军队和物资。海军和海军陆战队的新型地效飞行器能够显著提高太平洋远征军的战区内机动能力,并提高美国和盟国的补给能力。地效飞行器不需要跑道,在消耗更少燃料的情况下,能够比传统飞机装载更多货物,而飞行速度几乎相同。发展和部署两栖地效飞行器(能够从水上或陆上起飞),可以有效地将西太平洋广袤的海域变为潜在的机场和后勤枢纽,显著增加美国海军、海军陆战队的机动能力,同时给中国的目标定位制造极大困难8。
何为地效飞行器?
当飞行器的飞行高度不超过其翼展长度时,就会产生地面效应9,也称翼地效应(WIG)。在这个高度下,诱导阻力减小,在一定速度下机翼产生的升力增加。飞机着陆时在跑道上长时间“飘浮”,这对飞行员和乘客而言都很熟悉。机翼下方的气压相对较大,从而形成一种“气垫”10。此外,阻力减小也降低了油耗。其结果是,由于机翼面积大、燃料消耗小,飞机产生的气动升力显著增加,能够装载大量货物。
简而言之,根据地面效应设计的飞行器可以在任何相对平坦的区域航行——海洋、河流、湖泊、沙漠、甚至是冰川。其载货量接近于货船,而速度接近于飞机。
在军用和民用市场,地效飞行器正重新获得关注。俄罗斯军方再次投资建设海上和北极地区使用的地效飞行器,视其为“相对风险低、效费比高的投资”,是一种“唾手可得的武器”。俄军最近宣布,地效飞行器将是2018-2027年俄罗斯国家军备计划的一部分11。原苏联中央水翼船设计局现已改制为俄罗斯阿列克谢耶夫水翼船设计局,该设计局继续为各种商业用途设计地效飞行器。据报道,中国军方有意从俄罗斯购买地效飞行器,用于中国南海地区12。伊朗海军还在波斯湾部署了一支规模很小、国内设计的地效飞行器部队13。
美国的潜在对手对地效飞行器都重又产生了浓厚兴趣,而美国防部和航空防务工业部门在近20年里却从未对其进行过认真研究,这着实令人费解。美海军在两栖飞机方面拥有丰富经验,二战期间就曾部署过1500多架PBY“卡塔琳娜”水上飞机,马丁公司研制了世界上第一架喷气式水上飞机P6M“海上霸王”,P5M“马林”水上飞机一直服役至1967年。究其原因,这可能因为地效飞行器是在军种官僚机构夹缝间生存的“孤儿”:美海军认为其太像“飞机”,而美空军则认为其太像“舰船”。因此,最后是美国陆军最先开发出地效飞行器也就不足为奇了14。

20世纪90年代末,美军开始发展“快速反应”能力,这种能力要求在120小时内将整个作战部队迅速部署到世界各地。1999年,美陆军在其《转型路线图》中指出:“还有一些独特的新兴技术能够增强有保证的介入能力,诸如大型地效飞行器和超大型空运(ULA)气艇,可极大提升战略反应能力。”15
1999年,美国国家研究委员会一份题为《减轻下一个时代陆军的后勤负担:事半功倍》的报告指出,同样的技术可以作为提高战术、作战和战略机动性的潜在手段。“前苏联设计的地效飞行器‘花尾鸽’,重达380吨,被其斯堪的纳维亚邻国认为是一种威胁,因为一支由10架地效飞行器组成的部队可在12分钟内以最小雷达信号穿越波罗的海,在没有警告的情况下部署5000名作战人员。”16
波音公司曾设计过一种巨型飞机——“鹈鹕”超大型运输机(ULTRA)。该机的最大载重量是现有飞机的10倍,达到280万磅(约1270吨),飞行速度是舰船的10倍,每小时约300英里(482.8公里/小时)17。波音公司的工程师与美国国防高级研究计划局(DARPA)的研究人员一起工作,这些研究人员于1993年获得了俄罗斯在地效飞行器方面的一些研究成果,当时苏联刚刚解体。“鹈鹕”是前苏联地效飞行器的放大版,且当时“里海怪物”的可行性已得到证明。但最终,波音公司的这一项目被取消,原因有二,一是本世纪初美陆军对预算重点进行了调整,二是由于“伊拉克自由”行动的开始。
重新审视地效飞行器的优势与缺陷
美国防部应重新审视地效飞行器的两个作用:战区内战术运输与战区间战略运输。
美海军和海军陆战队应设计一种两栖装备,类似于前苏联和俄罗斯的地效飞行器,作为岸舰连接器和小型运输船(如远征快速运输船)的替代或补充,用于执行战区内空运和突击任务。更小的设计方案可用于运送人员和物资,类似于远征快速运输船,载重量可达1500吨,但速度是其10倍,乘员也比其少很多。
美国运输司令部应加速发展用于战区间战略运输的超大型两栖装备18。一架“鹈鹕”大小的飞机能够以巨大的速度优势超越远征快速运输船,载重量可达5000吨。实际上,一架巨大、成熟的两栖地效飞行器比目前正在发展的舰船更具优势,可填补海运空白。
高度、大载重能力并非是地效飞行器的唯一优势。它甚至可以用来抵消中国的部分反介入/区域拒止能力。该种装备以大约200英尺(约60.96米)高度飞行,可以用地球曲率隐藏自己,中国的雷达几乎看不到它们。此外由于飞行速度太快,卫星无法对其实时探测。在水面上以低高度飞行,地效飞行器几乎不受远程地空导弹、反舰弹道导弹、潜艇和地雷等的威胁。因此,其生存能力将明显高于两栖舰艇、远征快速运输船及战略海运船。

地效飞行器还可使补给链更加分散、灵活,更具弹性。在战区内,物资补给不能依托几艘慢速船,而应分散在许多更小更快的连接性装备上,这样可把任何一点上的损失对整体的影响降至最低,实现网络化与中心辐射式后勤保障。
地效飞行器还是实现分布式作战概念的关键,如在竞争环境下的濒海作战(LOCE)和远征前进基地作战(EABO)。实施这些概念需要后勤保障能力的提升,以使用和维持“内部力量”。这些新兴概念带来了一些未来后勤保障问题,而地效飞行器的速度、空运和两栖能力使其成为少数现成的解决方案之一。有人驾驶或无人驾驶的地效飞行器可以投送、维持和撤离海军陆战队远征部队,其风险比任何其他方案都低。
地效飞行器的运用范围不应局限于太平洋。在地中海、加勒比海、里海和波罗的海,都可作为理想的快速运输机和连接器,它们可以在数小时(而非数天)内将美军与基地和盟国连接起来。在北极地区,地效飞行器也大有用武之地,那里河系广泛,冰川平坦,是这种飞行器理想的飞行场所。一段时间以来,俄罗斯在里海、黑海以及北极地区的资源开发和投资建设一直领先于美国。现在,俄军正在发展地效飞行器,并计划在这些地区部署运用。
地效飞行器的最后一个优势是,不像人工智能、定向能武器和高超声速等新兴技术,该技术已经存在了50多年。波音公司和洛克希德·马丁公司已经有了此类飞机的设计概念。美国可能不会再建造很多货船,但仍会建造飞机并训练飞行员。有了原型样机与合适的采购部门及预算,5年内,第一架地效飞行器应该能够实现首飞。
尽管地效飞行器具有诸多优势,但并非没有技术挑战。经常有人批评,靠近水面飞行的飞机可能会受到恶劣天气影响。但是,任何舰船和飞机都必须考虑气象对其行动的影响,然后再拟制航行计划。实际上,能够阻止地效飞行器飞行的浪高要大于阻止远征快速运输船航行的浪高。一份关于远征快速运输船的能力测试报告认为,在5级海况以上的海面(浪高约2.44-3.96米),“该船只能保持位置,等待风浪减小。”而根据俄罗斯阿列克谢耶夫水翼船设计局的出版物介绍,地效飞行器能够在6级海况下(浪高约3.96-6.10米)继续工作。
批评人士可能还会指出低空飞行所固有的一些问题,如湍流和机身压力、船只避碰、以及海浪侵蚀等。这些问题虽然客观存在,但通过现代传感、电传操纵、复合材料、涂层等技术手段,是能够有效解决的。
结 语
一支由地效飞行器组成的混合舰队能够把太平洋战区的距离劣势变为有利于美军的决定性优势。有了地效飞行器,驻扎在第二岛链的海军陆战队可以自由地对第一岛链内目标进行毁灭性打击,而不需要依赖机场或两栖攻击舰,并可在数小时内做出反应,而不是几天。
虽然超大型地效飞行器无法完全取代太平洋的海上物流与运输,但肯定对它们是一种补充,并可提供独一无二的突击和快速运输能力。目前只有C-5A“银河”与C-17“环球霸王”具有这种能力,但若没有跑道和基础设施,这些装备将一无是处。地效飞行器可用于在北极和世界各地濒海地区部署与保障美军。最重要的是,地效飞行器是一种能够突破反介入/区域拒止网络、在其中作战、支援“内部力量”的理想装备。为赢得未来战斗,美海军与海军陆战队应加快发展美国自己的“当代海上怪物”。

参考文献:
1.Bill Sweetman, “Monster at 20 Ft.,” Popular Science, 22 January 2003.
2.Raymond L. Garthoff, “The Swallow and Caspian Sea Monster vs. The Princess and the Camel: The Cold War Contest for Nuclear Powered Aircraft,” Studies inIntelligence 60, no. 2 (June 2016), 9.
3.Peter Garrison, “Water Skimmers,” Flying 121, no. 7 (July 1994): 71.
4.Seth Robson and Leon Cook, “Chinese Missile-Test Sites Appear to Mirror US bases in Japan,” Stars and Stripes, 21 March 2017.
5.Center for Strategic and Budgetary Assessments, “Sustaining the Fight: Resilient Maritime Logistics for a New Era,” 23 April 2019.
6.David Larter, “‘You’re on Your Own’: US Sealift Can’t Count On Navy Escorts in the Next Big War,” Defense News, 10 October 2018.
7.CAPT Douglas R. Burnett, USN (Ret.), and RADM Christopher McMahon, USMS, “Losing the Great Pacific War for Lack of Ships and Mariners,” U.S. Naval Institute Proceedings 145, no. 1 (January 2019).
8.Amphibious craft could operate from paved airfields or water when necessary.
9.The term “craft” is used because, while WIG vehicles’ design, construction, and operation have a high degree of commonality with aircraft, they operate withother waterborne craft and must necessarily follow the same International Maritime Organization collision avoidance rules as conventional shipping.
10.Michael Halloran and Sean O’Meara, Wing in Ground Effect Craft Review (Melbourne,Australia: Royal Melbourne Institute of Technology, 1999), 2–6.
11.Joseph Trevithic, “Now Russia Wants to Bring Back Missile-Armed Ekranoplans to defendIts Claims in the Arctic,” The Drive, 30 July 2018.
12.Brian Wang, “China Seeks 100-Passenger Wing In Ground Effect Ekranoplan and Larger Seaplanes for South China Sea,” Next Big Future, 19 October 2015.
13.Sebastien Roblin, “Small and Deadly: Iran’s Speedboats Should Not Be Underestimated,” The National Interest, 25 January 2020.
14.Infact, the United States has previously developed an ultra-large WIG vehicle.Contracted in 1942, the Hughes H-4—the Spruce Goose—made its only flight on 2November 1947 in ground effect.
15.U.S.Army, Army Transformation Roadmap (Washington, DC: Department of Defense,1999), appendix B-4.
16.National Research Council, Reducing the Logistics Burden for the Army After Next: DoingMore with Less (Washington, DC: The National Academies, 1999), 68.
17.Michael A. Dornheim, “Boeing Sketches 500-ft Transport,” Aviation Now.com, 14 October2002.
18.Inthe mid-2000s, Lockheed Martin’s proposed Surface-Effect Aircraft was designedto carry the same payload as a C-5, about 270,000 pounds, with a range of 7,500to 10,000 nautical miles depending on whether it was operating in or out ofsurface effect. It had an operational goal of 300–400 knots at less than 200feet, but could also fly at normal deployment altitudes.

原文链接https://mp.weixin.qq.com/s/0mqufJlyaYNOyLMXoJZbVQ
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CDer:000990968
 楼主| 发表于 2020-10-19 07:53 | 显示全部楼层
如果设计一款千吨级的地效飞行器用于台海,500公里每小时的速度,几分钟就过去了
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CDer:001100534
发表于 2020-10-19 08:02 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 qwerty101 于 2020-10-19 08:42 编辑

[quote]战略核打击 发表于 2020-10-19 07:53
如果设计一款千吨级的地效飞行器用于台海,500公里每小时的速度,几分钟就过去了[/colo。
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CDer:001128452
发表于 2020-10-19 08:30 超大游击队员 | 显示全部楼层
有一本小说里地效机成了取代直升机的主力装备
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CDer:001161952
发表于 2020-10-19 08:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
又开始忽悠了,鲲龙都比地效靠谱
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头像被屏蔽
发表于 2020-10-19 08:42 超大游击队员 | 显示全部楼层
我觉得美帝的濒海舰有歼星的能力,应该重新审视其作用,造一千艘可以称霸银河系。
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CDer:001186890
发表于 2020-10-19 10:15 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re.美海军学会:在新的威胁环境中重新审视地效飞行器的作用

我记得以前看的文章,地效只适合内湖,不适合海面,海况一大就要出事故。
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CDer:000159668
发表于 2020-10-19 10:33 | 显示全部楼层
先是“重启”射程1000公里大炮。
现在又“研发”重型地效飞行器。
霉帝这是流行复古风?还是越战大兵附体了?

事实是:霉国也成立了战忽局。
这也太小儿科了。
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CDer:001137924
发表于 2020-10-19 10:38 超大游击队员 | 显示全部楼层
美帝右翼是打心底里想回到冷战
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CDer:000674563
发表于 2020-10-19 16:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
研发上能和兔子对飙就不错了。烟雾弹放了几十年眼看越来越不管用了,这个时候谁虚谁知道。
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CDer:000483461
发表于 2020-10-19 16:34 超大游击队员 | 显示全部楼层
美帝先搞着,搞出来我们再摸摸

地效飞行器苏联搞了几十年,也没解决的问题,美帝试试吧
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CDer:001097058
发表于 2020-10-19 16:50 | 显示全部楼层
想搞就搞吧。
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