第1章 地面效应下的机翼
1．1 引言
该书的目的是向我们的读者介绍一种新型的海船。虽然早在20世纪70年代，一艘有波音747客机两倍大的该类型军用飞行器已经在里海被俄罗斯海军秘密试验，目前这种类型的船依然相当少。
这里所指的是机翼处于地面效应下的飞行器(Wing-in-ground effCct crdt)，或简称地效翼船(wIG)。本书作者以及一大批从事各种类型地效翼船研发工作的工程师和科学家都认为，这项技术作为海运范畴的一部分具有美好的发展前景和未来。由于该项技术以及已经建成的这类地效飞行器迄今为止仍然鲜为人知，本书将先介绍这种船本身，然后再介绍研发这种船的研究人员。接下来，将概述诸多理论要点，并介绍基本的设计步骤。
本书并非要成为地效翼船专业人员的一本设计手册，如果要有效地做到这一点，就必须致力于一种特定的地效翼船。不过。我们打算向更多对拓展空一海界面知识感兴趣的船舶和航空工程师提供一个关于这类飞行器及其理论的趣味性介绍。
在20世纪60年代和70年代开始设计地效翼船时，不像现在从事这项工作的设计师那样，已经有现成的计算能力和软件可供他们使用。本书所介绍的大多数地效翼船都是经由理论分析、模型试验和样船建造而开发出来的。在过去的20年中，用于结构设计和流体分析的有限元计算程序已经从大型主机进入到个人计算机。现在使用诸如“自动翼”(AutoWing)(见参考资料)这样的工具来对相对复杂的翼面外形建模以确定其空气动力及其系数已经成为可能，从而减少了物理建模的工作量。在这本书中，我们的目的是提供一个对地面效应现象的基本了解，所以依然做那些分析性描述，而让读者去进一步探索适用的现代分析工具。尽管随着技术的发展，有些分析理论对现代设计而言显得过时，但它们对于理解早期的设计仍然是有所帮助的。
本书还介绍了大量与地效翼船技术有关的缩略语和专业术语。目前，世界各地的工程师们都有各自喜欢的术语，且往往并没有达成共识。本书作者从尽可能易于理解的角度来选用这些专业术语。
地效翼船的理论和技术虽然还处在一个十分早期的阶段，但涵盖范围甚宽的多种可能的飞行器外形。地效翼船尺度和速度的极限范围从50kn)／h运行的单人样船到500km／h的大型军用飞行器不等，其技术难度与航空工程师研究轻型飞机以及喷气式飞机相当。此外，地效翼船在起飞和着陆期间以高于大多数海船的速度与水面相互作用。迄今为止，大部分的理论都经由试验以及通过对比全垫升气垫船和水上飞机而得以发展。
每一种船的概念都有其拥护者！本书并不专注于任何一个概念，而是介绍足够多的信息以使有兴趣的工程师能进一步研究其中任何一个概念。这里介绍的概念和理论应当从这个角度去加以认真考虑。
首先，让我们考虑一下为什么如地效翼船那样的海船可能具有非常广泛的使用前景。
1．2 海上运输和地效翼船的发展
过去一个半世纪以来，高速海上运输在社会发展中已经不可或缺，这是由于工业化业已普及，风力动力已被蒸汽机和内燃机所替代。最初，它为制造业在国内和国际基础上的扩展提供帮助。在不久以前的近半个世纪中，因为工作和快乐旅游的缘故，往返于许多沿海城市之间的快速客运交通已经变得非常重要。
作为休闲活动的旅游的发展进一步推动了海上运输的增长，并成为许多渡船运营商的主打市场。在整个20世纪，对于具有更高速度和运输效率的新船型的追求从来没有停止过，这是为了更大的吸引力和有利可图的服务。这促进了高速滑行单体船、水翼艇、气垫船、侧壁式气垫船和高速双体船的发展。随着航运市场的发展。所有这些概念都被用到车、客渡船上。
减小作用在水动阻力是海上高速运输工具的核心主题。由于高速时水动阻力急剧升高，因此为了减阻就必须使船抬离水面。水翼艇使用恰好位于水线下的小升力表面。而全垫升气垫船和侧壁式气垫船使用加压的气垫来实现。
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