DARPA“复活”苏联时代的海上怪物

云脑智库 2022-11-19 00:01

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在海面几米高飞行的概念掠海飞行器。

军事组织的主要工作都是尽可能快速、高效地将大量资源从一地运送到另一地。这些资源有的时候是武器，但大多数时候都是后勤支持，如食品、燃料、零部件、医药用品和人员等。目前，美军在运输大量资源时有两种选择：第一种选择是船舶（海运），这种方式效率高，但速度慢，且需要有港口；另一种选择是飞机（空运），这种方式的速度快几个数量级，但成本高，而且需要跑道。

为了解决问题，美国国防部高级研究计划局（DARPA）打算通过“自由升降机”（Liberty Lifter）将传统海运和空运结合起来，新项目将开发一种“经济可承受、新颖且具备开拓性”的水上飞机，它将掠过海面飞行，速度比船快，可以高效运送大量有效载荷。

支持“自由升降机”的关键概念是“翼地效应”。运动飞行器的机翼使空气向下偏转，机翼底部和地面之间的空气被压缩，靠近地面时会产生缓冲效应，从而提高升力，降低阻力，使效率大幅提升。这个名称有点迷惑性，因为翼地效应在水面上和陆地上都有。不过，在陆地表面上滑行很容易撞上物体，所以，海洋成为这种空中-海上飞行器的理想之地。

20世纪80年代后期，苏联（和后来的俄罗斯）应用翼地效应设计了少数几种空中-海上飞行器，包括能像传统飞机一样飞行的Bartini Beriev VVA-14，以及只能利用翼地效应模式在水面滑行的“花尾鸽”级地效翼飞机。后者一直运行到20世纪90年代末。

“花尾鸽”号（只建造了一架）的翼展为44米，由8个涡轮扇发动机提供动力，涡轮扇呈两排，从机身前部两侧伸出，可防止发动机吸入喷雾。“花尾鸽”号可在低至水面1.5米上空飞行，飞行速度高达每小时550公里，能够将大约137吨的货物运送2000公里。“花尾鸽”号以早期更大型的原型机为基础，该原型机名为“Korabl Maket”（KM，俄语中意为“船舶模型”），是当时世界上最大的飞行器。1967年，美国中央情报局（CIA）在间谍卫星图像中注意到它，并将其称为“里海怪物”。直到20世纪80年代，西方还不明白它是什么以及它的工作原理。

20世纪90年代中期，DARPA认真研究了仿造地效翼飞机的设计，包括名为Aerocon Dash 1.6水翼船的巨型翼地效应飞行器。该飞行器重达4500吨，长172米，翼展为104米，由多达20个喷气式发动机提供动力。该水翼船的航程可达1.85万公里，速度可达每小时740公里，能够搭载2000名乘客并携带1400吨货物。不过，1994年，DARPA认为建造这种水翼船可能要花费数十亿美元，项目的成本太高且风险太大，因此取消了整个项目。

不到10年后，波音公司的幻影工作室开始研发一种巨型翼地效应飞行器：“鹈鹕” 号超大运输机。“鹈鹕”号比Aerocon水翼船更大，其翼展为152米，能够处理1270吨有效载荷，相当于178个船运集装箱的装载能力。“鹈鹕” 号不仅可利用翼地效应来提升在水上运输的效率，而且还可以使用跑道，飞行高度可达到6100米以上。作为传统飞行器运行时，“鹈鹕” 号的最佳有效载荷航程可达约1.2万公里。但在翼地效应模式下，其航程可提高到1.85万公里，这说明了这些设计的实质性优势。不过，2005年波音公司放弃了该项目，转而专注于低成本、低风险的项目。

“自由升降机”项目由退役美国空军军官亚历山大•M. G. 瓦兰（Alexander M. G. Walan）博士管理，他最近在美国空军研究实验室领导先进技术开发项目。瓦兰告诉本刊：“我当时正在DARPA寻找新的思路，并接续一项翼地效应飞行器的旧研究。我立即着迷了，因为我喜欢利用这些从未真正实现过的概念思路，研究它们是否只是超前于其所处的时代。也许现在这个概念是可实现的。”

根据DARPA的公告，该机构在寻找一些类似“鹈鹕”号而不是“花尾鸽”号的东西。不是在规模上，而是在操作概念上。瓦兰表示，苏联地效翼飞机存在的一个问题是，由于这些飞机只能在翼地效应下飞行，因此在部署海面作业时会被困住。此外，它们只能在风平浪静的天气飞行，因为波浪会导致其不稳定。“我们想要飞越太平洋。”瓦兰说，“我们要能在高达4米的海浪上飞行，这意味着90%的时间我们都可以越洋飞行。”在剩下10%的时间里，由于天气条件太差，不可能实现翼地效应飞行，“自由升降机”可以提升飞行高度。虽然这样做会降低部分效率，但它可以避免不得不贴近陆地的情况出现，甚至可以借助降落伞来向内陆运送货物。“我们利用翼地效应，但不完全依赖它。”瓦兰解释道。虽然登陆不是一个选项，但瓦兰认为这不是劣势，而是优势，因为70%的地面都可以作为“自由升降机”的跑道。

瓦兰说，在20世纪90年代冷战后军事规模缩减的背景下，早期的地效翼概念（包括Aerocon Dash水翼船）都太大了，很难实现。同时，瓦兰表示，“自由升降机”将是“一架大飞机，但不会大得离谱”。DARPA正在研究一种两栖运载工具，航程7500公里，最大有效荷载至少90吨，且具备发射和收回能力。DARPA要求最具挑战性的可能是，“自由升降机”要结合低成本设计和二次大战大规模生产自由舰的建造理念。分布式推进和铝打印技术的最新进展表明，制造这些运载工具的成本可以比制造类似规模传统飞机的成本低得多。

“最让我激动的是，这很有可能创造出一种‘运作性突破性’，即能够缩小空运和海运之间差距的能力。”瓦兰说，“采用新技术来改变运作方式，这并不常见。”DARPA将1500万美元资金投入到两个“自由升降机”概念中，希望其中至少有一个能够于2025年通过系统级关键性设计审查。如果之后一切顺利，全尺寸原型机最早将于2027年首次飞行。这一概念似乎很有未来感，但瓦兰对“自由升降机”项目充满信心。“做一些新的、重大且成本高的事情很难，但我们决心试一试。”

作者：Evan Ackerman

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