最大時速240公里 8級風力下可安全作業(yè)
更快更安全，第三代“海上飛船”來了
◎本報記者 過國忠 實習生 柳 鑫
4月22日，科技日報記者從中國船舶科學研究中心某試驗基地了解到，我國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30多次海試表明，其多項技術性能處國際領先水平，今后將為加快開發(fā)利用海洋提供重要海上高速運載與作業(yè)平臺。
中國船舶科學研究中心地效翼船總設計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。它利用地面效應實現(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。它能在水面機動、駐泊，具有獨特的性能優(yōu)勢，能快速執(zhí)行各類海上緊急任務。
地效翼船經(jīng)歷三個發(fā)展階段
我國的地效翼船研發(fā)在國際上起步早，已有近60年的發(fā)展歷史，取得了長足的進展。迄今，我國地效翼船的研發(fā)經(jīng)歷了三個重要發(fā)展階段：第一階段是地效翼船技術探索及初步攻關的階段，這階段更多地著力于“飛”這一技術能力的實現(xiàn)；第二階段在掌握了地效翼船核心設計技術后，逐步向規(guī)范化、實用化發(fā)展；第三階段旨在針對我國實際海情，研發(fā)適用性更強的地效翼船。
據(jù)了解，1965年，中國船舶科學研究中心在國內(nèi)率先開展地效翼船研究，1968年，該中心成功試飛了我國第一艘地效翼船“961”。其后，經(jīng)過多年的持續(xù)攻關，研發(fā)團隊解決了地效翼船縱向穩(wěn)定性難題，形成了實用的地效翼船穩(wěn)定性設計方法，地效翼船核心技術體系逐漸完備。
2013年，該中心成功研發(fā)出我國首型商用地效翼船——“翔州1”型地效翼船，滿足了海上短程需求。這也是國內(nèi)第一艘經(jīng)過中國船級社完整認證并簽發(fā)入級證書和安全符合證明的海上地效翼船。該船的研制和應用實踐推動了國際國內(nèi)標準體系的構建。
在石亞軍看來，我國第一代地效翼船僅僅強調了“飛”這一基本屬性，第二代地效翼船則強調了經(jīng)濟性和雙工況需求，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我國惡劣海況的問題。
“第三代高耐波性地效翼船，是我國地效翼船研制的一個重大技術突破，是我國自主研發(fā)地效翼船能力的具體體現(xiàn)，更是我國結合實際應用需求走出的一條創(chuàng)新之路。該技術目前處于國際領先地位�！痹撛囼灮氐匦б泶囷w員王曉東說。
第三代適用性與安全性更高
石亞軍介紹，在“翔州1”型地效翼船的長期試驗和試用過程中，該中心科研團隊深刻認識到耐波性是制約地效翼船實用性提升的關鍵指標。同時，我國所處的西北太平洋地區(qū)，常年風浪較大，多數(shù)應用場景對耐波性有較高要求，地效翼船耐波性不足必將大大影響實用性。
一般而言，地效翼船耐波性會隨著噸位變大而提升，但這與我國工業(yè)基礎和過于惡劣的實際海情并不匹配。研發(fā)團隊認為提升中小型地效翼船的耐波性水平更加符合我國的實際國情，但這條路線并沒有現(xiàn)成的技術參照，只能依靠自主研發(fā)。
十多年來，該中心科研團隊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用性的影響因素和解決方案，結合帶增升裝置的高置上單翼和分層滑行面小剛度船身復合應用，以犧牲部分地效的代價，實現(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。應用該技術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浪級以上。
值得關注的是，在第三代高耐波性地效翼船的研制中，團隊提出了新的降載概念，應用了最新的技術成果，在水動布局、氣動布局設計方面作了大量創(chuàng)新性的設計。團隊通過機翼高置的方式降低波浪對部件的影響，同時應用高效機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用，兼顧了滑行效率和砰擊載荷。
該中心科研團隊不斷打磨地效翼船實用化設計技術，對地效翼船氣動力技術、耐波性技術、實用化技術進行深度挖掘，并在結構外載荷優(yōu)化、先進復合材料應用等方面，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構，可載人員12人，滿載起飛重量達4.5噸，最大時速達240公里，有效航時達6小時，在4級海況、8級風力下可安全作業(yè)。與前兩代相比，其適用性更強、安全性更高、航速更快。此外，其在執(zhí)行海上救生、補給任務時，第三代高耐波性地效翼船可以發(fā)揮速度優(yōu)勢及時趕赴海難區(qū)域，并可將救起的傷員及時、快速地運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裝備，在發(fā)現(xiàn)水上疑似目標后，能長時間保持超低空緊貼水面飛行并進行精確搜索和精準確認；確認目標后，可就近降落，快速排水航行駛近目標實施救援；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精確空投浮筏、浮網(wǎng)等救生器材和應急物資，給遇險人員及時的支援；還能短時間飛越島嶼或海岸，完成對島嶼和岸灘上目標的搜索或空投物資。
“相比于現(xiàn)有同噸位水上飛機和地效翼船，第三代高耐波性地效翼船適航性提高了1至2個等級，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抵達的難題。”石亞軍表示。
未來可滿足更大應用需求
在相關專家看來，隨著我國海洋戰(zhàn)略的快速推進，地效翼船作為有著獨特優(yōu)勢的海上交通工具，未來將在開發(fā)利用海洋、維護海洋權益、發(fā)展海洋經(jīng)濟等方面，發(fā)揮越來越重要的作用。
石亞軍介紹，地效翼船除了速度快、造價便宜之外，還有著其他船只、飛機所不具備的優(yōu)勢。相對于飛機，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，因其在水面上的機動性，可隨時降落，由飛行逐漸過渡到水面狀態(tài)。
但囿于技術標準的滯后、高素質駕駛技能人才缺乏等因素，地效翼船的商業(yè)化應用才剛剛起步。為了推動地效翼船的商業(yè)應用，近年來，行業(yè)主管部門、以中國船舶科學研究中心為代表的工業(yè)部門和江蘇航運職業(yè)技術學院等培訓機構通力合作，從服務國家戰(zhàn)略需求出發(fā)，自主創(chuàng)新突破關鍵技術難題、構建了完備的小型地效翼船研制及應用技術體系，同時積極參與國際組織的活動，牽頭修訂了國際海事組織《地效翼船指南》。
在《地效翼船指南》的修訂中，為確保我國牽頭開展的此項工作順利完成并取得預期目標，我國參會代表團先后與俄羅斯、法國、韓國等多個IMO成員國進行了深入溝通，做了大量工作，解決了多項難題，讓《地效翼船指南》的修訂更符合我國相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。
2021年7月1日，國內(nèi)首部地效翼船強制法規(guī)——《地效翼船技術與檢驗暫行規(guī)則》由交通運輸部批準正式施行。該規(guī)則包含了總則、檢驗與發(fā)證、小型地效翼船、大型地效翼船和10個附件。
《地效翼船技術與檢驗暫行規(guī)則》在制訂中結合我國多年的地效翼船設計、建造和使用經(jīng)驗進行了優(yōu)化，填補了我國地效翼船技術法規(guī)的空白，對保障地效翼船安全性，規(guī)范和促進行業(yè)有序發(fā)展奠定了堅實的基礎，對于推動地效翼船產(chǎn)業(yè)化起到了十分重要保障作用。
目前，我國地效翼船在理論和試驗方法、設計和建造技術、結構材料、施工工藝等方面都較為成熟，部分技術和應用處國際領先地位，并正在探索具有中國特色的商業(yè)應用的模式。
石亞軍堅信，這種兼具常規(guī)船舶和飛機性能的水上交通工具，未來在海上高速運載、旅游觀光、海上救生、執(zhí)法巡邏等方面具有廣闊的應用前景。(科技日報)
