美军通过新一代大型水上飞机设计方案，军用水上飞机为何又获青睐？

据美国“防务新闻”网站5月11日消息，波音子公司极光飞行科学公司（AuroraFlight Sciences）关于“自由升降机”（LibertyLifter）水上飞机项目的原型机设计已经被美国军方采纳。

美国国防部在5月9日与该公司签署了一份价值830万美元的研发合同，用于推进该项目研发。

极光飞行科学公司推出的“自由升降机”概念图

“防务新闻”称，“自由升降机”水上飞机项目由美国国防预先研究计划局（DARPA）主导，最初的项目目标是研发一款与C-17体型大小相当的水上飞机。但经研究，DARPA最后将技术指标下降至与C-130H大小相当。根据其2025财年预算文件中的估算，如果“自由升降机”项目能够实施，未来最终的服役规模有望达到目前C-17运输机机队的级别，也就是200余架。

C-17“环球霸王”运输机

C-130H运输机

C-17运输机翼展51.5米、机身长约53米、高度约16.7米、最大载重量77.5吨。

C-130H翼展约40米、机身长约29.5米、最大载重量约20吨。

上述两组数据可以让我们直观感受到“自由升降机”水上飞机的设计指标。

根据DARPA提出的设计要求，“自由升降机”水上飞机应兼具两栖登陆船、水上飞机以及地效飞行器这三种载具的能力，并能够执行人员和装备的运输任务。

DARPA还要求“自由升降机”水上飞机能够在4级海况（浪高1.25～2.5米）下完成起降作业，并在5级海况（浪高2.5～4.0米）下正常运营。

通用原子公司的设计概念图

2023年2月，DARPA曾表示“自由升降机”原型机设计将由极光飞行科学公司与通用原子公司开展竞标。

而为满足DARPA的多方面要求，通用原子公司迅速提出了一种较为前卫的设计方案：双机身、中单翼布局。

现在的主流固定翼飞机大多采取单翼布局，单翼布局根据机翼位置，又可分为上单翼、中单翼、下单翼三种。中单翼指机翼安装在机身中部的设计，这种布局在大型飞机中使用较少。

大型水上飞机采用中单翼设计，会让机翼承受更多的海浪撞击，对机身强度提出了更高的要求。为此，12台涡轮螺旋桨发动机全部被设计在了机翼后上方，呈分散布置。显然，这也是为了配合中单翼设计，减少发动机受海浪侵蚀的情况。

此外，该设计中另一个缺点是中单翼需要贯穿机身，这会侵占机舱空间，降低飞机的运载能力。

通用原子公司设计方案投送两栖装甲车概念图。

也就是说，虽然通用原子公司的设计能达到更高的飞行性能，但需以牺牲运力为代价，同时对飞机的设计和制造水平提出了更高的要求。

这或许就是DARPA最终放弃通用原子公司方案的最重要原因，因为DARPA“自由升降机”原型机项目的负责人曾在一份声明中表示：“通用原子公司的设计难以实现其夸张的技术指标。”

而从这则声明也可以发现，美军对于这一新型水上飞机项目寄予厚望，希望其尽快量产并具备作战能力。这也是采用传统方案的极光飞行科学公司最终能胜出的原因。

极光飞行科学公司“自由升降机”投送两栖装甲车概念图

据“防务新闻”报道，极光飞行科学公司的方案更接近传统的水上飞机，采用单机身、上单翼、梯形尾翼，8台螺旋桨发动机悬吊在机翼下方。

此外，极光飞行科学作为波音子公司，能够更轻易地获得波音研发和制造大飞机的经验，这意味着制造这样一款常规布局的水上飞机，难度将大幅降低。

DARPA预计，到2025年极光飞行科学有望拿出完整的设计方案并开展初步设计审查；如果设计审查成功，该公司将继续完善设计并开始建造“自由升降机”原型机。

DARPA早期对地效飞行器的想象图

综合DARPA此前对各种水上运载器具的探索，目前“自由升降机”水上飞机项目的原型机设计通过，对于DARPA而言其实是一项折中的选择。

2021年，DARPA曾宣布将研制运载能力超过100吨的重型远程地效飞行器，但由于技术难度较大，后来不得不降低标准转而研发水上飞机。不过DARPA并没有完全放弃早期的要求，要求新型的水上飞机要在传统水上飞机的基础上进行的改进，同时具备部分地效飞行器的能力。

地效飞行器即能够借助“地面效应”低空掠海飞行的航空器。一般来说，其所需的飞行高度不超过机翼长度，这时飞机阻力会大幅度降低，升力显著提升，机身仿佛被气流拖起来能够贴着水面滑行。

这种飞行器具有速度快、低空突防能力强、运输效率高等多种优势。

苏联时期的地效飞行器“里海怪物”

但囿于人类目前的工程能力，地效飞行器研发难度更大，需要兼顾水中和空中的两种气动性能，同时对于机身强度、控制升力、转向，以及海面上数字化定位有着更高的要求。

20世纪60到70年代，苏联曾研发出“里海怪物”地效飞行器，但实际运行中故障很多，而且无法完全克服地面效应受限的难题，最终只造了2架。

虽然DARPA对该项目寄予厚望，并给出了较高的预期服役数量。但水上飞机由于需要克服水面滑行、抗击风浪、船型与机身的融合、水密隔舱的设计、起降阻力等多重难题，其研发和制造成本也将远高于同体型的陆基飞机，未来其是否能达到C-17的服役规模，仍然有待观望。

卡特琳娜PBY-2水上飞机

那么，为何美军要在目前工程难度和研发制造成本较大的背景下，启动对新一代大型水上飞机的研发项目呢？

在航空技术发展的早期阶段，水上飞机凭借其能够在水面上起降的独特优势，曾在侦察、反潜、救援和早期舰载机领域中发挥过重要作用。

如美国在二战期间研发的卡特琳娜PBY-2水上飞机，就曾被大规模用于反潜侦察任务。但是随着固定翼飞机技术的提升，除了在特定领域内，军用水上飞机遭到了大范围的淘汰，美军也不例外。

美军关岛安德森空军基地

但近年来，随着远程导弹、高超声速武器的迅速发展，美军认为其在西太平洋和印度洋地区的大型军事基地防御能力不足，美国海空军不约而同地推出了所谓“分布式杀伤”和“敏捷部署”作战概念，要求增加分散、简易的前沿基地，实现兵力和火力的灵活部署。同时美国海军还强调后勤物资的精准保障以及提升快速救援能力，避免后勤物资遭到集中式毁灭性打击。

“自由升降机”水上飞机项目正是为了配合美海空军一系列新战略战术而研发出的特种装备，当美军在印太地区的军事基地遭受打击的时候，水上飞机可快速运送物资，并开展远海搜救等任务。

排版：陈奕煊

文案 | 策划 ：积羽沉舟

编审 | 监制：武晨、王兰