重型全托起式滑翔导弹艇KM

苏联海军战略使用原则的核心内容，归纳为一句话，即是“大战略预备队和中、近海堡垒防御”，其本质是一种防御型战略。苏联海军战略核潜艇的主力是D-Ⅲ、D-Ⅳ和台风级，其所携导弹的射程均在8000～11000km，从苏联中近海（1500km左右）发射阵位就能覆盖美国全境。为此，苏海军提出了新的“堡垒海域”理论，将苏联周边战略潜艇发射阵位密集的挪威海、巴伦支海和鄂霍茨克海建设成堡垒区，在战争初期集中水面舰艇、攻击型核潜艇和岸基航空兵的主力，以导弹齐射的饱和攻击歼灭敌方敢于进入苏联中、近海潜基核发射阵地的航母编队和攻击型核潜艇等兵力。不过，饱和攻击是需要成本的，所实施的打击力度也是战役级而不是战术级的。在确认交战的状况下会发动陆基天基水面水下的所有发射平台同时发射成百枚导弹覆盖堡垒区内一个很小的目标范围，于是一些舰载设备简单、容易掌握、成本低廉（可大量制造）、航程适中（1000海里左右的作战半径即可）但载弹量大、具有优异高速性能、在指定海域能够实施灵活机动的中型导弹发射平台自然会大受苏联海军青睐——不过能够达到如此要求的平台，以当时的技术条件，显然难以在传统的水面舰艇类型中去寻找。这就要求苏联工程师们尽情去发挥自己的想象力。一时间，各种天马行空的设计构思如潮水般涌向了苏联海军高层的办公室，这其中，一个名叫罗斯季斯拉夫·叶甫盖尼耶维奇·阿列克谢耶夫（R.E.Alekseyev）的苏联工程师，很快凭其划时代的设计脱颖而出。

因为高中时期有多年快艇运动员的实际经验，阿列克谢耶夫很早便意识到：要从根本上提高船在水面的航速，就必须减少船与水流的接触面。于是在1941年大学将毕业时，罗·叶·阿列克谢耶夫怀着为苏联海军研制新型战斗快艇的愿望，将“水翼快艇”作为自己的研究课题和毕业论文主题。毕业后他来到“红色索尔莫沃”造船厂当设计师，工厂拨给他一间专用工作室，为他配备了几位有专业技术工作经验的助手。1942年，他着手研制浅浸式水翼快艇，并且很快取得了成绩，为此，1950年他和3位助手获得了斯大林奖金，并于1957年又设计出了苏联最早的实用型水翼客船。也正因为如此，由于技术背景出身的关系，从1960年代初期开始，为了满足苏联海军对高性能导弹发射平台的需求，时任苏联中央水翼艇设计局总设计师的阿列克谢耶夫设计了多种利用水动力增升的大型水翼艇，并在不长的时间内，通过一系列改进将几艘试验艇的航速迅速提高了2～3倍，达到60～100km/h。然而在随后的试验中阿列克谢耶夫却发现，如果想将航速提高到100km以上，并保持在这个速度进行高速巡航，极其挠头的空穴效应就像一座难以逾越的高峰，使其束手无策。

阿列克谢耶夫的高速水翼艇遭遇的所谓空穴效应，是指当企图进一步提高水翼艇航速时，由于推进螺旋桨及水翼长时间浸入水中进行高速滑行，产生的气泡会随着液流运动到压力较高的区域，气泡在较高压力作用下将迅速破裂，从而引起局部液压冲击，造成流量和压力的波动，导致严重的噪音和振动，不但会使结构单薄的水翼结构承受冲击载荷，影响其使用寿命，还会降低螺旋桨的推进效率，而且气泡中的氧分子也会腐蚀金属元件的表面（这种因发生空穴现象而造成的腐蚀叫汽蚀）。显然，以当时的材料技术水平，空穴效应的负面影响造成的纯水翼艇的性能低下这一问题难以得到有效的解决，100～150km/h以上的时速成了不可逾越的障碍。另一方面，即便单纯从流体力学角度考虑，传统水翼艇的速度提升也会有一个极限。水的密度大约是空气的800倍，在如此大密度介质中航行，水翼末端受到的阻力也将变得很大，此时要想克服阻力，获得100～150km以上的超高航速，不但需要引擎提供非常大的功率，而且传统的水下推进式螺旋桨的推进效率也达不到要求。于是阿列克谢耶夫认识到，如果继续在传统水翼设计思路上徘徊，将很难再有突破，必须另觅它途。

就是在这种情况下，比亚乔PC.7引起了阿列克谢耶夫的注意。不过，意大利人建造的比亚乔PC.7只是一架用于施耐德杯的高速水上竞速机，尽管其构思独特，但仍然属于固定翼飞行器范畴，而阿列克谢耶夫却是一个地道的船舶设计师——两个领域的交集不是没有，但却小得可怜。然而，阿列克谢耶夫还是在这个意大利古老设计的启发下获得了灵感。事实上，在阿列克谢耶夫眼中，比亚乔PC.7并不是一架水上飞机，而是一艘拥有升力机翼并使用空气动力引擎的复合式水翼艇。按照阿列克谢耶夫的初步设想，这种在水翼艇基础上加装飞行翼的艇型，由于机翼产生的压差升力最终能够将船体全部托离水面，而不像传统水翼艇设计至少还要保留水翼末端浸没在水中，再加上完全以空气为介质的航空引擎具有更高的动力效率，如此设计显然是高速水上平台的神来之笔。当然，比亚乔PC.7的设计重点仍然是偏向于航空性能，高速水上滑行能力只是兼顾而已——也就是说，5400m的升限并不是阿列克谢耶夫所需要的，他需要的仅仅在10m左右。

3～10m的升限对阿列克谢耶夫设想中的“全托起式滑翔艇”十分合适：一方面，这个高度可以有效避开海浪的冲击，获得理想的耐波性能（由于浪高、艇小、水翼浸深〔即吃水〕浅，传统水翼艇在3级海浪以上便会经常跳出波峰而离水，然后狠狠地摔在另一个波中，遭受很大的冲击）；另一方面，超过20m的升限对一个高速水面导弹发射平台既无必要，而且在结构重量、造价乃至动力上还会付出更大的代价；不过最重要的是，就一艘机体尺寸是比亚乔PC.7十几倍的大型“全托起式滑翔导弹发射艇”来讲，只要在机体气动外形上多下功夫，在这个高度完全可以最大限度地利用地面效应，从而一举实现性能上的革命性飞跃。

所谓“地面效应”，亦称为“翼地效应（Wing-In-Ground effect，WIG）”或“翼面效应（Wing-In-Surface effect，WISE）”，是一种使飞行器诱导阻力减小，同时能获得比空中飞行更高升阻比的流体力学效应：飞行器在低高度飞行以及在起飞和着陆过程中地面产生出一种使机翼诱导阻力减小、升阻比增加、升力显著提高的现象（翼地效应产生的原因在物理学上还有争议，一般认为翼地效应是因为气流在机翼和地面/水面上成为了一个“高压气垫”而产生了更大的上扬力）。而大量风洞试验则证明，当机翼距地面高度为机翼长的15%时，地面效应最明显，机翼的升阻比可提高30%以上，这一区域被称为“地效区”。在地效区飞行的飞行器就像被一股神秘的力量柔和地托起，所以有人戏称地面效应为“上帝之手”。

人类发展运输工具总是向着提高速度和装载能力方面努力。根据1946年科学家冯卡门和加布里尔的研究发现，运输工具随着速度的增加其单位动力能举起的重量是有个极限值的。现在已经发展成熟的运输载具，其运输能力在速度的低端和高端都已达到了极限值。如轮船运行速度在30km/h，单位动力可运载400倍的载重；彗星式客机飞行速度在2000km/h，单位动力可运载8倍的载重。速度在300～500km/h的范围内，单位拉动力可运的载重应该为25～50倍，而当时世界上已有的运输工具，如直升机的单位动力却仅为3倍，水上飞机只有10倍，轻型飞机也只有12倍，显然在这段速度范围内，现有运输工具的运载能力离理论极限值差得很远，这主要是由于这些运输工具的动力效率太低。不过，由于在同样的速度和推力下，近地飞行产生的地面效应能有效地提升飞行机动载体的燃料效率和载重系数，因此一架设计合理的地效飞行器其运输效率在理论上是能够达到极限值的。事实上，1930年道尼尔Do.X巨型水上飞机在远航美利坚时偶然间发现在贴海面飞行时反而省油，这正是因为机翼在靠近地面时其升阻比的提高是呈双曲线规律上升的，可比空中飞行时提高几十倍之多。其实，地面效应的作用早在19世纪研究空气动力学时就已发现，但在随后的几十年中受工业技术条件的限制而始终成果寥寥。到了1960年代，随着战后大功率发动机、轻质高强度材料等技术的发展，建造几百吨级的巨型掠海飞行平台终于成为了可能——在空气动力学家眼中，一架设计成功的地效飞行器，其载重系数很容易超过同级别运输机的50%～60%。

苏联对地效最早的研究始于1923年，尤里耶夫（B.N.Yuriev）在这一年展开了地效机翼空气动力特性研究。1935—1937年，中央流体动力研究院的Y.M.谢列布瑞斯基和Sh.A.阿列克谢耶夫开展了对地效飞行器的试验和理论研究。同时期，苏联以外还有一些科学家也对地效飞行器进行了理论研究。虽然并不是最早关注这一领域的专家，但对于地面效应的利用，阿列克谢耶夫早在长期的水翼艇设计中也已经有所考虑。于是，在比亚乔PC.7的启发下，早已开始萌芽的设想，在阿列克谢耶夫的脑海中最终酝酿出了令人瞠目结舌的东西。一段传奇开始了。

根据为传统水翼艇体加装升力机翼、并以空气介质航空引擎为动力的构思，阿列克谢耶夫首先于1961年推出了一架类似于比亚乔PC.7但设计略显粗糙的摹仿品——CM-1复合式水翼试验艇。虽然CM-1并不是一个成功的设计，但通过对CM-1的航行测试，令阿列克谢耶夫意识到，要想最大限度地获得地面效应所带来的收益，艇体必须跳出船舶设计的传统思维去进行空气动力学方面的彻底优化，也就是说需要将这种“复合式水翼艇”设计成能够水上起降的地效飞行器而非能飞的水翼艇——其设计思路乃至相关技术应更多地取自航空而非船舶领域。至此，阿列克谢耶夫的思维已经跳出了升力翼+水翼艇体的框架束缚，后来的事实也证明了这种敏锐的技术前瞻性。同时，截止到1961年，米亚西舍夫设计局的米亚-4重型喷气式轰炸机已经在苏联空军中服役了近3年时间，该机的成功实际上证明了苏联航空工业已经有能力批量生产大推力涡轮喷气发动机。这些因素汇总在一起使阿列克谢耶夫最终确信，设计建造一种起飞重量在500吨，甚至1000吨以上的重型地效飞行器的条件已经完全成熟。

可想而知，这种贴水飞行，具有高升阻比、垫升力和地效力特性的巨型飞行器，将会拥有一系列使用上的优越性能：况，可随时在水面降落，安全性高。

1.安全性。地效飞行器在距离水面1～6m的高度低空飞行，一旦出现紧急情

2.经济性。地效飞行器的升阻比高，因此可获得更大的承载能力和经济性。其设计与制造对可靠性的要求、建设费用均比飞机低，售价约为同级飞机的50%～60%。地效飞行器在水面起降，不占用宝贵的土地资源，并可节省大量的机场和跑道建设费用，其通讯、导航、空地勤保障条件要求也较低，运营成本明显低于飞机。

3.高速性。地效飞行器的速度为每小时120～550km，是船舶的数倍至数十倍。

4.稳定性。地效飞行器在水面以上飞行，不直接受海浪冲击，所以耐波性比船舶高得多，而且还没有高空强气流造成的颠簸。作为载人平台，其舱内噪音程度与大型客机相当，而作为武器载机，又会是一个极稳定的发射平台。

5.适航性。地效飞行器不受空中管制的限制，出航方便。它使用起来机动性好，耐波性强，适航性高。由于地效飞行器起飞时吃水深度很小，又可在水面随处起飞和降落，因此它可以到达一般船舶和飞机难以到达的岛屿和水域。除了水面之外，地效飞行器还可以在平坦的冰雪原、草原、滩涂、沼泽上飞行。

6.隐蔽性。地效飞行器可在超低空地面雷达的盲区飞行，不易被敌方发现，使其难以实施瞄准攻击。

阿列克谢耶夫雄心勃勃的设想很快引

起了苏联部长会议的浓厚兴趣，于1962年3月获准正式立项。苏联政府为造船工业部（R.E.Alekseyev）中央设计局（以下简称CKB，阿列克谢耶夫时任该局总设计师）规划的主要研制方向是：导弹攻击地效飞行器、反潜地效飞行器和突击登陆地效飞行器。由于设计思路清晰明确，一架被CKB设计局内部称为“原型船”（即Korabl Maket，简称KM）的试验机很快在绘图板上有了雏形。