在探索中前进

潘金宽

“气垫”对于我们并不陌生，但是“气垫技术”的应用就不是人人皆知了。气垫技术可以大大减少物体之间的摩擦力，极大提高物体的运动速度，使运载工具如虎添翼，显示出很强的军事和民用价值。气垫技术最出色的应用，莫过于气垫船了。是20世纪50年代出现的新型高速船，它以空气在船只底部衬垫承托，其特殊“腾空”方式让气流在运输船底部和地面之间形成一层“气垫”，利用底部的压力来使船只升离地面或水面，大幅降低了船体的流体阻力。由于新颖的原理，气垫船有着潜在的越野和高速性能，在两栖作战中更具有特殊而重要的价值。我国在此领域经过多年的探索和努力，也取得了相当的成绩。

探索气垫技术原理

我国在上世纪60年代开始包括气垫船在内的几种非常规航空器的研究，由国内科研院所以及一些著名专家牵头，利用有限的课题经费开展艰辛的探索。60多年来，通过研究、试验和运用，基本掌握全垫升式和侧壁式气垫船技术，满足了军民特种需要，为船舶在浅水急流、江河险滩、沼泽地带、浅海滩涂、河口近岸和冰雪地区等特定环境的航行以及两栖登陆作战创造了条件。

60年代，我国有沈阳某厂和上海研究所等共40多个单位组织力量探索气垫新技术，开始原理研究和模型试验，进而试制载人试验车和试验艇。有些单位用航空发动机作动力，采用螺旋桨推进或喷气推进;有些单位研制的气垫船兼能上岸;也有些单位则研制以陆用为主的试验性地面效应器或气垫车，名为“漂行汽車”、“无轮汽车”、“气垫飞行器”等等。名称虽然不同，实质均为全垫升式气垫模型。当时这些试验船大多数没有装围裙，因而操纵性不好，海上和陆上试验都发现不少问题，只停留在原理性的应用研究阶段。

1960年，明确了以船为主要研究方向，并决定集中力量，对关键技术组织协作攻关，改变了以往“遍地开花”的局面。1961年后，我国处于调整时期，科研经费短缺，物资供应困难，许多单位相继停止了对气垫技术的研究。

1962年，国家制订了船舶科学技术发展10年（1963—1972年）规划，将气垫技术的开发列入规划项目。国防科委确定由七院为主，继续组织研究工作。1963年到1967年，沈阳某厂利用航空活塞式发动机相继研制成全垫升式气垫试验艇“松陵一号”、“松陵二号”。上海研究所专门组织力量，于1963年后的5年问相继在沪东造船厂试制总重为4吨级的小型全垫升式气垫试验艇711-1号和711-2号。建成后在上海淀山湖和黄浦江反复试验，研究气垫船航行关于飞升、推进、埋首、倾覆、稳性和侧漂等问题。711-2号艇湖面试航航速曾达98千米/小时，1967年在四川金沙江段和云南西双版纳澜沧江试航，在湍急滩流中向上游冲滩成功。该艇返沪后再经改进，又沿黄浦江、长江口驶到舟山沿海进行耐波性试验。为探索船体两侧增加入水刚性结构，以形成侧壁而便于螺旋桨推进的技术，上海研究所又于1966年设计试制侧壁式气垫试验艇711-3号，经过一系列试验，顺利越过激流和泡旋水，其间多项技术取得初步成功。通过探索气垫技术原理和试验，我国掌握了气垫技术应用于船舶的基本规律，为试用创造了有利条件。

全垫升气垫船原理和优点示意图

松陵“一号气垫”

沈阳某厂进行首次研究的“一号气垫”，完全是为了原理试验。气垫船这种特殊的运输工具，虽然它只能腾空离地面或水面几毫米或几厘米，是否也可以称为“航空器”？60年代初，沈阳某厂模线车间的一位技术员，本是一位航模健将，制造了一具用航模发动机“托举”离地的气垫模型。后来，以试飞站工艺员修福昌为首，组织了有乔英俊等人参加的研究小组进行气垫器的探讨。修福昌邀请航空设计师程不时作为技术顾问，协助解决一些研究中的技术问题。他们首先使用一台雅克-18使用的M-11发动机，用木制构架，外蒙铝合金蒙皮制造了一台原理性试验机。由于这个研究小组中许多人是工艺行家，他们的手很巧，造出来的东西质量很高。这台试验机的“起升”风扇，是用木质手工削制的。程不时作为技术顾问，修福德请教扭角的计算基准。在试验器装配的过程中，修福昌又邀请程不时去检查结构设计。程不时指出，发动机架的现有设计不能承受扭矩，应该增加斜杆。为此，修福昌又去请教结构力学的老师，证实了程不时的说法。他们随即修改了设计，增加了斜杆。这个“一号”试验器装配完毕在机场滑行道试验，果然“飞升”离开了地面。这种“全浮式”气垫由于底部完全腾离地面，在速度高时靠气动力翼面操纵，行驶较为平稳，但在低速或悬停时，因为四处不着地面气动力又不起作用，试验器摇摇晃晃，平移窜动，需要很多人争先恐后地扶着才能保持位置。程不时向修福昌建议说，底部应有可收放的接触轮，在低速时伸出接触地面，靠摩擦力保持位置及方向，在高速时有气动力作用时再收起，让试验器完全腾空。但修福昌认为这样就违背了气垫器就必须全部腾空的原理，没有采用。当向工厂的领导表演的时候，“一号气垫”腾空而起，紧贴地面向跑道一头飞驰而去，由于没有地面摩擦力，速度很快。在跑道头上慢慢费力地掉过头来，又向参观的人群飞驰而来。参观的人认为这种奇怪的车一定会操纵自如，乖乖地停在他们面前，因此都站在跑道中间不动。看到这个情况，程不时不得不急忙提醒，这种东西行驶很快但控制不灵，希望大家早早让开道。这时参观的人群才急忙闪到跑道边。说时迟那时快，“一号气垫”已经从大家身边飞驰而过，冲过好远才慢慢停下来。“一号气垫”后来在沈阳北陵公园的湖内作过水面浮起试验。由于湖面小，“一号气垫”跑不快，因此吹起的水花飞溅，状态甚为可观。“一号气垫”完全是为了原理试验，因此驾驶员和乘员露天坐着，背靠着像粗壮的烟囱的进气涵道。

松陵“二号气垫”

沈阳某厂和上海研究所联合研制的“二号气垫”，是一种名符其实的气垫船。在“一号气垫”的基础上，修福昌领导的研制小组又制造了“二号”，其外形已经有些像船的构造，具备了驾驶舱，还有泡沫塑料的隔音措施，并在底部安装了气垫器新发展所使用的“软裙”。“二号气垫”作过陆上无道路处的越野试验，也在松花江内作过高速航行。存在的问题是，一是穿越由旁边的轮船故意兴起的浪花时，由于浪的高度超过起飞腾空高度，气垫船触水受阻，速度猛然下降;二是在低速泊岸时受侧风影响，不易操纵;三是由于速度大，在转弯时又因完全离水，没有克服离心力的力，因此转弯半径很大。对后两个问题，程不时再次建议气垫船设置可收放的舵面，在低速或转弯时放下伸入水中，利用水的作用力提供位置及克服离心力。但这个意见被认为违反“气垫船就应该完全腾空”的看法而没有被采用。“二号气垫”还到渤海进行过海上运行的试验。海上浪高，使高速行驶的气垫船常常触浪点水而速度猛降，其势之猛类似于汽车撞到墙上。为此他们得出结论说，如果要设计海上运行的全浮式气垫船，则必须做得充分大，大到底部可以跨越好几个浪峰的程度，才可以在大体平均的水面上高速行驶。修福昌等人又在上海青浦的淀山湖进行了全浮式气垫船的试验，并邀请程不时去观看。程不时坐在驾驶员旁边，从岸上一个斜坡直升，然后径直开入湖面，在湖面上高速转了一个大圈，觉得从驾驶座看到从岸上开到水面，又从水面开到岸上是一种奇妙的感受，乘坐任何其它的车或船都不可能看到如此异观。第二天，修福昌又邀请程不时参观上海研究所研制的“侧壁式气垫船”在黄浦江上的航行。侧壁式气垫船的操纵比全浮式要自如些，但因有两个侧壁插入水中，所以它的航行速度比全浮式要慢些。程不时所设想的气垫船，在某种意义上是“侧壁式”和“全浮式”的杂交，在需要操纵自如时将某种构件插入水中，在需要高速时将入水部件缩起，成为全浮式。经过参与气垫船研制的过程，程不时对这种“腾飞”的方式有了一些比原来更深入的认识。程不时认为这种特殊的运输工具适合于一些特殊的用途，如越过雪地的运输，或在一般船舶不能使用的急流中，或穿越大河相对平静的水面。但是如果要在陆上用于越野行驶，则必须解决精确操纵能力的问题，以免撞到障碍物或坠下深渊。同时，它与一般车船比较毕竟已进入“腾空飞升“状态，因此其动力装置与结构，都应是“轻航空型”的，应非常讲究重量，其购置和使用成本都比车、船大。因此，它适用于其它运输器不能使用时的特殊情况，起填补空白的作用。至于在它初出现时有人认为这种运行方式会普遍代替现有的车、船，则是未作深入探索前过分乐观的估计。

松陵“二号气垫”

716-Ⅱ型1 6吨气垫船航行于杭州湾

1965年，国家科委决定促进国内气垫船的发展，并以解决军民急需为目标开展试用艇的研制。此后，共有全垫升式试用艇2型，侧壁式试验、试用艇4型，由内河逐步推向沿海深入试验。60年代后期，为适应沿海岛屿之间的交通需要，中国人民解放军总后勤部委托上海研究所设计全垫升气垫交通试用艇716型，1978年由沪东造船厂建成。该艇总重16吨，设计载重2吨，当年在淀山湖试航，航速达100千米/小时。后来调广东海区试用，因发现航空活塞发动机用高挥发性汽油容易引起事故而停止使用。

1975年，海军委托上海研究所设计中型全垫升式气垫登陆试验艇722型。在冶金、机械、航空等工业部门和天津市的有关厂所大力协助下，722型艇于1979年建成调试。722型艇总重65吨，设有艏艉门，可装1辆辎重车或1个步兵加强连，载重量为15吨，艇体为铝质，配用退役返修的航空汽油活塞式发动机4台，总功率为4×1100千瓦，航速达89.8千米/小时。1980年，该艇组织两次长航程试验：第一次来回塘沽、秦皇岛间;第二次横跨渤海湾，绕成山头到达青岛，两次航程共计约800海里。试验表明，艇的稳性、垫升性、操纵性和快速性良好，机件、轴系和围裙等在精心维护下能正常运行，但主机故障率高、噪音大，在海洋环境中耐蚀性差，特别是以高挥发性汽油为燃料不符合实战要求，只能作为中间试验之用。

侧壁式气垫船

60年代后，国内对于侧壁式气垫试用艇的研究十分活跃。60年代后期，为适应川江、金沙江快速交通客运的需要，由上海研究所设计、沪东造船厂建造出侧壁式气垫艇713型，并于1971年交重庆轮船公司试用。该艇为铝结构，用国产首批试制的增压高速柴油机作动力，载客80多名。但由于主機故障多，维修难，经济效益差，因此没有正式营运，1973年后闲置不用。1977年，该艇经改装修复，与其它气垫船一起作编队远程试航，由重庆航行至宜宾，又上溯金沙江到新市镇，返回宜宾后又上溯泯江到乐山，再返重庆，全程1500余千米，经受了急流、陡壁、浅滩、大旋涡和急转弯的考验。

1967年，解放军总后勤部委托上海研究所设计、求新造船厂建造浅水急流区段用喷水推进侧壁式气垫艇717型。该艇于1973年建成，总重12吨，载重2吨，用国产12V150ZC柴油机作主机，功率为220千瓦，航速仅42.8千米/小时，未达到设计要求。该艇于1975年后停用，调回研究所改进，改进后命名为717-A型，其操纵性能良好，靠离码头方便，江中航速达48.5千米/小时，能在拥挤航道中行驶。

70年代开始，上海船舶运输科学研究所申请国家科研项目，致力于采用玻璃钢船体结构、适于水网地区使用的气垫客艇的开发工作，马尾造船厂参加建设。针对内河水浅、湾多、船多、航速不宜过快等特点，研究所研制了双扇联动的5吨全玻璃钢侧壁式试验艇。1970年，研究所设计出钢质艇体、玻璃钢上层建筑的沿海侧壁式气垫试验艇719型，总长28.8米，型宽7.6米，型深3.5米，吃水时1.7米，飞升时0.6米，满载排水量70吨。主机采用3台12V180Z型高速柴油机，每台功率880千瓦。1972年10月14日，在马尾造船厂下料开工试造，但未能正常生产，计划不能按时完成。生产过程中，由于该艇体壳板和结构均采用2.5-3毫米钢板装焊而成，为了攻克薄板装焊变形的难关，采取了多种措施和新的工艺。该艇安装2台推进主机和1台飞升主机，轴系布置立体交叉，齿轮箱又是侧位安装，施工难度大，精度要求高。该厂工程技术人员同设计单位同心协力，反复试验，采用激光经纬仪和样板相结合的办法，攻克了拉中定位的难关。而主机和轴系全部采用塑料定中工艺，保证了该艇的质量。该艇直到1977年1月才试航成功，经测试各项技术指标均达到设计要求。最高航速38节，经济航速28节。但是，从福州长航470海里至上海，沿途作多次试验，发现轴系振动、围裙撕裂和尾封积泥等问题。经技术改进，1978年1 1月，该艇交船驶沪途中分别在三都、温州、海门等地停靠表演，当地驻军和有关部门人员登艇参观，一致给予好评。1983年该艇经改进命名为719-1型，艇长增加6.5米，总重增至96吨，客位增加到180名，航速为57千米/小时，经济性有所改善。该型艇由芜湖造船厂承担施工，建成后曾在南京旅游公司营运。通过上述各型试用艇在内河、沿海进行的大量试验，我国基本掌握了气垫技术应用于船舶的垫升性、推进性、快速性、稳定性和操纵性等规律，并从实践和理论上开始对气垫船耐波性进行研究，为走向实用化打下了基础。

航行中的722-Ⅱ型氣垫船

724型气垫登陆艇

为推进气垫技术应用于船舶的开发工作，1980年5月，国务院国防工办主持召开了第二次全国气垫技术专业会议。会议认为，中国的气垫技术之所以长期停留在试验和试用艇阶段，主要是由于缺乏适用的动力系统，以及艇体与柔性围裙材料不配套。鉴于科研经费有限，故需先从研制小型、内河用气垫艇开始，逐步向河口、沿海用中型艇实用化过渡。在改革开放政策的指导下，有关部门引进国外先进技术和设备，经过五年的努力，主要关键器材设备得到基本解决，气垫艇的开发事业终于进入实用化阶段。

80年代初，我国开始研制内河用侧壁式喷水推进气垫客艇。上海船舶运输科学研究所与安徽省水运科学研究所合作设计WD401内河侧壁式喷水推进气垫艇，由巢湖船厂建成并小批量生产。该艇总重16吨，有40个客位，航行吃水0.45米，航速达32千米/小时，具有良好的经济性。1981年，上海研究所对717-A型艇进行第二次改装，命名为717-C型艇，后以此为原型艇，为重庆轮船公司设计、建造了载客54名的717-2型艇“岷江”号，为重庆轮渡公司设计、建造了载客70名的717-3型艇。两艇航速分别为46.9千米/小时和44千米/小时，客舱噪声在75分贝左右，建成后均在重庆营运。

1980年，我国开始研制港湾河口用侧壁式气垫客艇。天津市委托上海研究所设计并由大沽船厂建造成功港湾用侧壁式气垫旅游艇“津翔”号。该艇用耐蚀铝合金建造，推进用2台12V150ZC型高速柴油机，垫升用1台12V150ZC型主机，总功率880千瓦。1983年到1985年，该艇曾在上海至南通线试营运，机械设备可靠，围裙寿命达600小时，各项机件正常，但在3级海况航行时耐波性欠佳。1985年，上海研究所在719-1原型艇的基础上，设计了719-2型“鸿翔”号侧壁式气垫渡船，由中华造船厂试制，1987年冬交付使用。该船总重123.5吨，采用3台进口的TBD234V16高速柴油机作为主机，航速44-50千米/小时，载客258名，用于上海到崇明的短途客运，使航渡时间从原来的两小时缩短至45分钟。实船营运表明，其性能稳定，飞升、推进动力装置可靠，围裙寿命已适应营运要求，是实用化的船型之一。“鸿翔”号是我国第1艘双体气垫复合船，技术性能好、航速快、效益高。该船为侧壁式，单层连续甲板，双桨、双舵，主船体采用钢质焊接结构，上层建筑采用铝质铆接结构。总长40米，型宽8米，型深3.2米。

全垫升气垫船

我国研制全垫升气垫船主要用于海上作战。全垫升气垫船由于对地面、支承面压强很小，仅0.01个大气压，所以不仅能在水上行驶，还能在雪地、沙地、沼泽地上通行，不需修路搭桥，因而在两栖登陆作战中具有广阔的运用前景。

1979年中国海军研制成功722型气垫登陆艇，只建造1艘，主要作试验用。该艇装2台1530马力的航空活塞式发动机作升力发动机，2台1850马力的航空活塞式发动机作推进发动机。722型气垫登陆艇装有14.5毫米双管机枪2挺，能装运物资15吨，总重78吨。长31.2米，宽15.7米，高10.7米，最高航速47节，最大航程200海里，战斗载员150人。

724型气垫登陆艇由上海研究所设计，天津大沽船厂生产，重量6.35吨。1艘072-Ⅱ型大型登陆舰能携带2艘724型登陆艇，通过登陆舰的尾门进入/离开坞舱。724型登陆艇采用2台柴油发动机提供动力，功率380马力，最高航速40节。

中国海军使用的726型气垫登陆艇，是071型登陆舰的配套项目，但因技术难度较大，总体进度落后于071型。首艘726型气垫登陆艇（3320艇，题图），在2010年开始伴随071型“昆仑山”舰执行护航任务并参与测试。2011年左右，3320艇在公开参与了两栖登陆演习后正式服役。726型艇排水量150-160吨左右，长宽分别为30米、16米左右，最大载重量约50吨。726型艇海面最大速度达到60节以上，续航320海里，可以搭载1辆99/96式主战坦克或4辆装甲车。

大中型气垫船虽然不如主战舰艇那样雄壮耀眼，但其高耸的技术门槛却令各国不得不审视这个与航空业还略有关联的高精尖、高造价舰种。而其中最核心的莫过于气垫登陆艇使用的燃气涡轮发动机。

我国立足自力更生、艰苦奋斗，研制出聚焦使命任务、具有中国特色、军民两用的多型气垫船，取得了较好的军事和经济效益。[编辑/山水]