在探索中前進

潘金寬

“氣墊”對于我們并不陌生，但是“氣墊技術(shù)”的應(yīng)用就不是人人皆知了。氣墊技術(shù)可以大大減少物體之間的摩擦力，極大提高物體的運動速度，使運載工具如虎添翼，顯示出很強的軍事和民用價值。氣墊技術(shù)最出色的應(yīng)用，莫過于氣墊船了。是20世紀50年代出現(xiàn)的新型高速船，它以空氣在船只底部襯墊承托，其特殊“騰空”方式讓氣流在運輸船底部和地面之間形成一層“氣墊”，利用底部的壓力來使船只升離地面或水面，大幅降低了船體的流體阻力。由于新穎的原理，氣墊船有著潛在的越野和高速性能，在兩棲作戰(zhàn)中更具有特殊而重要的價值。我國在此領(lǐng)域經(jīng)過多年的探索和努力，也取得了相當?shù)某煽儭?h3>探索氣墊技術(shù)原理

我國在上世紀60年代開始包括氣墊船在內(nèi)的幾種非常規(guī)航空器的研究，由國內(nèi)科研院所以及一些著名專家牽頭，利用有限的課題經(jīng)費開展艱辛的探索。60多年來，通過研究、試驗和運用，基本掌握全墊升式和側(cè)壁式氣墊船技術(shù)，滿足了軍民特種需要，為船舶在淺水急流、江河險灘、沼澤地帶、淺海灘涂、河口近岸和冰雪地區(qū)等特定環(huán)境的航行以及兩棲登陸作戰(zhàn)創(chuàng)造了條件。

60年代，我國有沈陽某廠和上海研究所等共40多個單位組織力量探索氣墊新技術(shù)，開始原理研究和模型試驗，進而試制載人試驗車和試驗艇。有些單位用航空發(fā)動機作動力，采用螺旋槳推進或噴氣推進;有些單位研制的氣墊船兼能上岸;也有些單位則研制以陸用為主的試驗性地面效應(yīng)器或氣墊車，名為“漂行汽車”、“無輪汽車”、“氣墊飛行器”等等。名稱雖然不同，實質(zhì)均為全墊升式氣墊模型。當時這些試驗船大多數(shù)沒有裝圍裙，因而操縱性不好，海上和陸上試驗都發(fā)現(xiàn)不少問題，只停留在原理性的應(yīng)用研究階段。

1960年，明確了以船為主要研究方向，并決定集中力量，對關(guān)鍵技術(shù)組織協(xié)作攻關(guān)，改變了以往“遍地開花”的局面。1961年后，我國處于調(diào)整時期，科研經(jīng)費短缺，物資供應(yīng)困難，許多單位相繼停止了對氣墊技術(shù)的研究。

1962年，國家制訂了船舶科學技術(shù)發(fā)展10年（1963—1972年）規(guī)劃，將氣墊技術(shù)的開發(fā)列入規(guī)劃項目。國防科委確定由七院為主，繼續(xù)組織研究工作。1963年到1967年，沈陽某廠利用航空活塞式發(fā)動機相繼研制成全墊升式氣墊試驗艇“松陵一號”、“松陵二號”。上海研究所專門組織力量，于1963年后的5年問相繼在滬東造船廠試制總重為4噸級的小型全墊升式氣墊試驗艇711-1號和711-2號。建成后在上海淀山湖和黃浦江反復(fù)試驗，研究氣墊船航行關(guān)于飛升、推進、埋首、傾覆、穩(wěn)性和側(cè)漂等問題。711-2號艇湖面試航航速曾達98千米/小時，1967年在四川金沙江段和云南西雙版納瀾滄江試航，在湍急灘流中向上游沖灘成功。該艇返滬后再經(jīng)改進，又沿黃浦江、長江口駛到舟山沿海進行耐波性試驗。為探索船體兩側(cè)增加入水剛性結(jié)構(gòu)，以形成側(cè)壁而便于螺旋槳推進的技術(shù)，上海研究所又于1966年設(shè)計試制側(cè)壁式氣墊試驗艇711-3號，經(jīng)過一系列試驗，順利越過激流和泡旋水，其間多項技術(shù)取得初步成功。通過探索氣墊技術(shù)原理和試驗，我國掌握了氣墊技術(shù)應(yīng)用于船舶的基本規(guī)律，為試用創(chuàng)造了有利條件。

全墊升氣墊船原理和優(yōu)點示意圖

松陵“一號氣墊”

沈陽某廠進行首次研究的“一號氣墊”，完全是為了原理試驗。氣墊船這種特殊的運輸工具，雖然它只能騰空離地面或水面幾毫米或幾厘米，是否也可以稱為“航空器”？60年代初，沈陽某廠模線車間的一位技術(shù)員，本是一位航模健將，制造了一具用航模發(fā)動機“托舉”離地的氣墊模型。后來，以試飛站工藝員修福昌為首，組織了有喬英俊等人參加的研究小組進行氣墊器的探討。修福昌邀請航空設(shè)計師程不時作為技術(shù)顧問，協(xié)助解決一些研究中的技術(shù)問題。他們首先使用一臺雅克-18使用的M-11發(fā)動機，用木制構(gòu)架，外蒙鋁合金蒙皮制造了一臺原理性試驗機。由于這個研究小組中許多人是工藝行家，他們的手很巧，造出來的東西質(zhì)量很高。這臺試驗機的“起升”風扇，是用木質(zhì)手工削制的。程不時作為技術(shù)顧問，修福德請教扭角的計算基準。在試驗器裝配的過程中，修福昌又邀請程不時去檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計。程不時指出，發(fā)動機架的現(xiàn)有設(shè)計不能承受扭矩，應(yīng)該增加斜桿。為此，修福昌又去請教結(jié)構(gòu)力學的老師，證實了程不時的說法。他們隨即修改了設(shè)計，增加了斜桿。這個“一號”試驗器裝配完畢在機場滑行道試驗，果然“飛升”離開了地面。這種“全浮式”氣墊由于底部完全騰離地面，在速度高時靠氣動力翼面操縱，行駛較為平穩(wěn)，但在低速或懸停時，因為四處不著地面氣動力又不起作用，試驗器搖搖晃晃，平移竄動，需要很多人爭先恐后地扶著才能保持位置。程不時向修福昌建議說，底部應(yīng)有可收放的接觸輪，在低速時伸出接觸地面，靠摩擦力保持位置及方向，在高速時有氣動力作用時再收起，讓試驗器完全騰空。但修福昌認為這樣就違背了氣墊器就必須全部騰空的原理，沒有采用。當向工廠的領(lǐng)導(dǎo)表演的時候，“一號氣墊”騰空而起，緊貼地面向跑道一頭飛馳而去，由于沒有地面摩擦力，速度很快。在跑道頭上慢慢費力地掉過頭來，又向參觀的人群飛馳而來。參觀的人認為這種奇怪的車一定會操縱自如，乖乖地停在他們面前，因此都站在跑道中間不動?？吹竭@個情況，程不時不得不急忙提醒，這種東西行駛很快但控制不靈，希望大家早早讓開道。這時參觀的人群才急忙閃到跑道邊。說時遲那時快，“一號氣墊”已經(jīng)從大家身邊飛馳而過，沖過好遠才慢慢停下來。“一號氣墊”后來在沈陽北陵公園的湖內(nèi)作過水面浮起試驗。由于湖面小，“一號氣墊”跑不快，因此吹起的水花飛濺，狀態(tài)甚為可觀?！耙惶枤鈮|”完全是為了原理試驗，因此駕駛員和乘員露天坐著，背靠著像粗壯的煙囪的進氣涵道。

松陵“二號氣墊”

沈陽某廠和上海研究所聯(lián)合研制的“二號氣墊”，是一種名符其實的氣墊船。在“一號氣墊”的基礎(chǔ)上，修福昌領(lǐng)導(dǎo)的研制小組又制造了“二號”，其外形已經(jīng)有些像船的構(gòu)造，具備了駕駛艙，還有泡沫塑料的隔音措施，并在底部安裝了氣墊器新發(fā)展所使用的“軟裙”?！岸枤鈮|”作過陸上無道路處的越野試驗，也在松花江內(nèi)作過高速航行。存在的問題是，一是穿越由旁邊的輪船故意興起的浪花時，由于浪的高度超過起飛騰空高度，氣墊船觸水受阻，速度猛然下降;二是在低速泊岸時受側(cè)風影響，不易操縱;三是由于速度大，在轉(zhuǎn)彎時又因完全離水，沒有克服離心力的力，因此轉(zhuǎn)彎半徑很大。對后兩個問題，程不時再次建議氣墊船設(shè)置可收放的舵面，在低速或轉(zhuǎn)彎時放下伸入水中，利用水的作用力提供位置及克服離心力。但這個意見被認為違反“氣墊船就應(yīng)該完全騰空”的看法而沒有被采用。“二號氣墊”還到渤海進行過海上運行的試驗。海上浪高，使高速行駛的氣墊船常常觸浪點水而速度猛降，其勢之猛類似于汽車撞到墻上。為此他們得出結(jié)論說，如果要設(shè)計海上運行的全浮式氣墊船，則必須做得充分大，大到底部可以跨越好幾個浪峰的程度，才可以在大體平均的水面上高速行駛。修福昌等人又在上海青浦的淀山湖進行了全浮式氣墊船的試驗，并邀請程不時去觀看。程不時坐在駕駛員旁邊，從岸上一個斜坡直升，然后徑直開入湖面，在湖面上高速轉(zhuǎn)了一個大圈，覺得從駕駛座看到從岸上開到水面，又從水面開到岸上是一種奇妙的感受，乘坐任何其它的車或船都不可能看到如此異觀。第二天，修福昌又邀請程不時參觀上海研究所研制的“側(cè)壁式氣墊船”在黃浦江上的航行。側(cè)壁式氣墊船的操縱比全浮式要自如些，但因有兩個側(cè)壁插入水中，所以它的航行速度比全浮式要慢些。程不時所設(shè)想的氣墊船，在某種意義上是“側(cè)壁式”和“全浮式”的雜交，在需要操縱自如時將某種構(gòu)件插入水中，在需要高速時將入水部件縮起，成為全浮式。經(jīng)過參與氣墊船研制的過程，程不時對這種“騰飛”的方式有了一些比原來更深入的認識。程不時認為這種特殊的運輸工具適合于一些特殊的用途，如越過雪地的運輸，或在一般船舶不能使用的急流中，或穿越大河相對平靜的水面。但是如果要在陸上用于越野行駛，則必須解決精確操縱能力的問題，以免撞到障礙物或墜下深淵。同時，它與一般車船比較畢竟已進入“騰空飛升“狀態(tài)，因此其動力裝置與結(jié)構(gòu)，都應(yīng)是“輕航空型”的，應(yīng)非常講究重量，其購置和使用成本都比車、船大。因此，它適用于其它運輸器不能使用時的特殊情況，起填補空白的作用。至于在它初出現(xiàn)時有人認為這種運行方式會普遍代替現(xiàn)有的車、船，則是未作深入探索前過分樂觀的估計。

松陵“二號氣墊”

716-Ⅱ型1 6噸氣墊船航行于杭州灣

1965年，國家科委決定促進國內(nèi)氣墊船的發(fā)展，并以解決軍民急需為目標開展試用艇的研制。此后，共有全墊升式試用艇2型，側(cè)壁式試驗、試用艇4型，由內(nèi)河逐步推向沿海深入試驗。60年代后期，為適應(yīng)沿海島嶼之間的交通需要，中國人民解放軍總后勤部委托上海研究所設(shè)計全墊升氣墊交通試用艇716型，1978年由滬東造船廠建成。該艇總重16噸，設(shè)計載重2噸，當年在淀山湖試航，航速達100千米/小時。后來調(diào)廣東海區(qū)試用，因發(fā)現(xiàn)航空活塞發(fā)動機用高揮發(fā)性汽油容易引起事故而停止使用。

1975年，海軍委托上海研究所設(shè)計中型全墊升式氣墊登陸試驗艇722型。在冶金、機械、航空等工業(yè)部門和天津市的有關(guān)廠所大力協(xié)助下，722型艇于1979年建成調(diào)試。722型艇總重65噸，設(shè)有艏艉門，可裝1輛輜重車或1個步兵加強連，載重量為15噸，艇體為鋁質(zhì)，配用退役返修的航空汽油活塞式發(fā)動機4臺，總功率為4×1100千瓦，航速達89.8千米/小時。1980年，該艇組織兩次長航程試驗：第一次來回塘沽、秦皇島間;第二次橫跨渤海灣，繞成山頭到達青島，兩次航程共計約800海里。試驗表明，艇的穩(wěn)性、墊升性、操縱性和快速性良好，機件、軸系和圍裙等在精心維護下能正常運行，但主機故障率高、噪音大，在海洋環(huán)境中耐蝕性差，特別是以高揮發(fā)性汽油為燃料不符合實戰(zhàn)要求，只能作為中間試驗之用。

側(cè)壁式氣墊船

60年代后，國內(nèi)對于側(cè)壁式氣墊試用艇的研究十分活躍。60年代后期，為適應(yīng)川江、金沙江快速交通客運的需要，由上海研究所設(shè)計、滬東造船廠建造出側(cè)壁式氣墊艇713型，并于1971年交重慶輪船公司試用。該艇為鋁結(jié)構(gòu)，用國產(chǎn)首批試制的增壓高速柴油機作動力，載客80多名。但由于主機故障多，維修難，經(jīng)濟效益差，因此沒有正式營運，1973年后閑置不用。1977年，該艇經(jīng)改裝修復(fù)，與其它氣墊船一起作編隊遠程試航，由重慶航行至宜賓，又上溯金沙江到新市鎮(zhèn)，返回宜賓后又上溯泯江到樂山，再返重慶，全程1500余千米，經(jīng)受了急流、陡壁、淺灘、大旋渦和急轉(zhuǎn)彎的考驗。

1967年，解放軍總后勤部委托上海研究所設(shè)計、求新造船廠建造淺水急流區(qū)段用噴水推進側(cè)壁式氣墊艇717型。該艇于1973年建成，總重12噸，載重2噸，用國產(chǎn)12V150ZC柴油機作主機，功率為220千瓦，航速僅42.8千米/小時，未達到設(shè)計要求。該艇于1975年后停用，調(diào)回研究所改進，改進后命名為717-A型，其操縱性能良好，靠離碼頭方便，江中航速達48.5千米/小時，能在擁擠航道中行駛。

70年代開始，上海船舶運輸科學研究所申請國家科研項目，致力于采用玻璃鋼船體結(jié)構(gòu)、適于水網(wǎng)地區(qū)使用的氣墊客艇的開發(fā)工作，馬尾造船廠參加建設(shè)。針對內(nèi)河水淺、灣多、船多、航速不宜過快等特點，研究所研制了雙扇聯(lián)動的5噸全玻璃鋼側(cè)壁式試驗艇。1970年，研究所設(shè)計出鋼質(zhì)艇體、玻璃鋼上層建筑的沿海側(cè)壁式氣墊試驗艇719型，總長28.8米，型寬7.6米，型深3.5米，吃水時1.7米，飛升時0.6米，滿載排水量70噸。主機采用3臺12V180Z型高速柴油機，每臺功率880千瓦。1972年10月14日，在馬尾造船廠下料開工試造，但未能正常生產(chǎn)，計劃不能按時完成。生產(chǎn)過程中，由于該艇體殼板和結(jié)構(gòu)均采用2.5-3毫米鋼板裝焊而成，為了攻克薄板裝焊變形的難關(guān)，采取了多種措施和新的工藝。該艇安裝2臺推進主機和1臺飛升主機，軸系布置立體交叉，齒輪箱又是側(cè)位安裝，施工難度大，精度要求高。該廠工程技術(shù)人員同設(shè)計單位同心協(xié)力，反復(fù)試驗，采用激光經(jīng)緯儀和樣板相結(jié)合的辦法，攻克了拉中定位的難關(guān)。而主機和軸系全部采用塑料定中工藝，保證了該艇的質(zhì)量。該艇直到1977年1月才試航成功，經(jīng)測試各項技術(shù)指標均達到設(shè)計要求。最高航速38節(jié)，經(jīng)濟航速28節(jié)。但是，從福州長航470海里至上海，沿途作多次試驗，發(fā)現(xiàn)軸系振動、圍裙撕裂和尾封積泥等問題。經(jīng)技術(shù)改進，1978年1 1月，該艇交船駛滬途中分別在三都、溫州、海門等地?？勘硌荩?shù)伛v軍和有關(guān)部門人員登艇參觀，一致給予好評。1983年該艇經(jīng)改進命名為719-1型，艇長增加6.5米，總重增至96噸，客位增加到180名，航速為57千米/小時，經(jīng)濟性有所改善。該型艇由蕪湖造船廠承擔施工，建成后曾在南京旅游公司營運。通過上述各型試用艇在內(nèi)河、沿海進行的大量試驗，我國基本掌握了氣墊技術(shù)應(yīng)用于船舶的墊升性、推進性、快速性、穩(wěn)定性和操縱性等規(guī)律，并從實踐和理論上開始對氣墊船耐波性進行研究，為走向?qū)嵱没蛳铝嘶A(chǔ)。

航行中的722-Ⅱ型氣墊船

724型氣墊登陸艇

為推進氣墊技術(shù)應(yīng)用于船舶的開發(fā)工作，1980年5月，國務(wù)院國防工辦主持召開了第二次全國氣墊技術(shù)專業(yè)會議。會議認為，中國的氣墊技術(shù)之所以長期停留在試驗和試用艇階段，主要是由于缺乏適用的動力系統(tǒng)，以及艇體與柔性圍裙材料不配套。鑒于科研經(jīng)費有限，故需先從研制小型、內(nèi)河用氣墊艇開始，逐步向河口、沿海用中型艇實用化過渡。在改革開放政策的指導(dǎo)下，有關(guān)部門引進國外先進技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過五年的努力，主要關(guān)鍵器材設(shè)備得到基本解決，氣墊艇的開發(fā)事業(yè)終于進入實用化階段。

80年代初，我國開始研制內(nèi)河用側(cè)壁式噴水推進氣墊客艇。上海船舶運輸科學研究所與安徽省水運科學研究所合作設(shè)計WD401內(nèi)河側(cè)壁式噴水推進氣墊艇，由巢湖船廠建成并小批量生產(chǎn)。該艇總重16噸，有40個客位，航行吃水0.45米，航速達32千米/小時，具有良好的經(jīng)濟性。1981年，上海研究所對717-A型艇進行第二次改裝，命名為717-C型艇，后以此為原型艇，為重慶輪船公司設(shè)計、建造了載客54名的717-2型艇“岷江”號，為重慶輪渡公司設(shè)計、建造了載客70名的717-3型艇。兩艇航速分別為46.9千米/小時和44千米/小時，客艙噪聲在75分貝左右，建成后均在重慶營運。

1980年，我國開始研制港灣河口用側(cè)壁式氣墊客艇。天津市委托上海研究所設(shè)計并由大沽船廠建造成功港灣用側(cè)壁式氣墊旅游艇“津翔”號。該艇用耐蝕鋁合金建造，推進用2臺12V150ZC型高速柴油機，墊升用1臺12V150ZC型主機，總功率880千瓦。1983年到1985年，該艇曾在上海至南通線試營運，機械設(shè)備可靠，圍裙壽命達600小時，各項機件正常，但在3級海況航行時耐波性欠佳。1985年，上海研究所在719-1原型艇的基礎(chǔ)上，設(shè)計了719-2型“鴻翔”號側(cè)壁式氣墊渡船，由中華造船廠試制，1987年冬交付使用。該船總重123.5噸，采用3臺進口的TBD234V16高速柴油機作為主機，航速44-50千米/小時，載客258名，用于上海到崇明的短途客運，使航渡時間從原來的兩小時縮短至45分鐘。實船營運表明，其性能穩(wěn)定，飛升、推進動力裝置可靠，圍裙壽命已適應(yīng)營運要求，是實用化的船型之一?！傍櫹琛碧柺俏覈?艘雙體氣墊復(fù)合船，技術(shù)性能好、航速快、效益高。該船為側(cè)壁式，單層連續(xù)甲板，雙槳、雙舵，主船體采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，上層建筑采用鋁質(zhì)鉚接結(jié)構(gòu)?？傞L40米，型寬8米，型深3.2米。

全墊升氣墊船

我國研制全墊升氣墊船主要用于海上作戰(zhàn)。全墊升氣墊船由于對地面、支承面壓強很小，僅0.01個大氣壓，所以不僅能在水上行駛，還能在雪地、沙地、沼澤地上通行，不需修路搭橋，因而在兩棲登陸作戰(zhàn)中具有廣闊的運用前景。

1979年中國海軍研制成功722型氣墊登陸艇，只建造1艘，主要作試驗用。該艇裝2臺1530馬力的航空活塞式發(fā)動機作升力發(fā)動機，2臺1850馬力的航空活塞式發(fā)動機作推進發(fā)動機。722型氣墊登陸艇裝有14.5毫米雙管機槍2挺，能裝運物資15噸，總重78噸。長31.2米，寬15.7米，高10.7米，最高航速47節(jié)，最大航程200海里，戰(zhàn)斗載員150人。

724型氣墊登陸艇由上海研究所設(shè)計，天津大沽船廠生產(chǎn)，重量6.35噸。1艘072-Ⅱ型大型登陸艦?zāi)軘y帶2艘724型登陸艇，通過登陸艦的尾門進入/離開塢艙。724型登陸艇采用2臺柴油發(fā)動機提供動力，功率380馬力，最高航速40節(jié)。

中國海軍使用的726型氣墊登陸艇，是071型登陸艦的配套項目，但因技術(shù)難度較大，總體進度落后于071型。首艘726型氣墊登陸艇（3320艇，題圖），在2010年開始伴隨071型“昆侖山”艦執(zhí)行護航任務(wù)并參與測試。2011年左右，3320艇在公開參與了兩棲登陸演習后正式服役。726型艇排水量150-160噸左右，長寬分別為30米、16米左右，最大載重量約50噸。726型艇海面最大速度達到60節(jié)以上，續(xù)航320海里，可以搭載1輛99/96式主戰(zhàn)坦克或4輛裝甲車。

大中型氣墊船雖然不如主戰(zhàn)艦艇那樣雄壯耀眼，但其高聳的技術(shù)門檻卻令各國不得不審視這個與航空業(yè)還略有關(guān)聯(lián)的高精尖、高造價艦種。而其中最核心的莫過于氣墊登陸艇使用的燃氣渦輪發(fā)動機。

我國立足自力更生、艱苦奮斗，研制出聚焦使命任務(wù)、具有中國特色、軍民兩用的多型氣墊船，取得了較好的軍事和經(jīng)濟效益。[編輯/山水]