地面效应

大地效应(Groundeffect,WIG)又称翼地效应(Wing-In-Groundeffect,WIG)或翼面效应(Wing-In-Surface-Effect,WISE)，当移动物体靠近地面时，地面对物体的气动干扰。在飞机接近地面飞行或运行时，地面对飞机周围空气流动特性产生影响。低飞的飞机或直升飞机可能会产生地面效应，汽车和快艇也会有。

这种流体力学效应可以降低飞行器的诱导阻力，同时可以获得比空中飞行更高的升阻比：当移动中的飞行器落到离地面(或水面)很近的地方时，整个飞行器体内的上下压力差增大，升力急剧增加。中国和前苏联是目前发展翼地效应飞行器最先进的国家。

地效是当移动物体靠近地面时，地面对物体产生的气动干扰。在飞机接近地面飞行或运行时，地面对飞机周围空气流动特性产生影响。低飞的飞机或直升飞机可能会产生地面效应，汽车和快艇也会有。由于地面效应和特殊的外形，高速行驶的小骄车会产生升力，导致汽车“打飘”，严重影响汽车的行车安全。因此，高速行驶的小汽车都要尽量减少对地面的影响，对于极高速度的赛车更是如此。通常使用的方法是在赛车的前部和尾部安装一个小的翼面，其安装方式与机翼相反，上表面平坦，下表面弯曲，当高速行驶时，它会产生向下的气力，使车紧压在地面上。

在此基础上，可以设计出一种全新的飞机——地效飞机。地效机飞行接近地面，能获得较大的升力，耗电较少。地效机是上世纪六七十年代在美苏法德英日等国家研制成功的一种新型飞机。这些地效飞机中，前苏联最成功，60年代研制的“母鹞”式地效飞机时速可达550千米/小时，离地高度7~15米，可搭载800~900名乘客。地效机的应用前景非常广阔，既可用于反潜反潜、反舰扫雷、军事运输等军事领域，也可用于货运、污染监测、资源调查等民用领域。

对于轻型机来说，地面效应通常是当降落接近地面时才会出现(理论上是半个翼展高度，实际感觉是机翼距离地面3米以内)。外型为外型，重量差不多的上单翼飞机和下单翼飞机2种飞机，虽然机翼高度相差不到1米，但在相同天气条件下降落会有较大差异，下单翼飞机的地面效应明显高于上单翼飞机。

悬停状态下直升机对地面效应的反应是明显的。在地效状态下，悬停高度明显高于无地效状态下。

概览

当飞机或赛车产生的气流受到地面或水面的影响时，就会出现这种现象。

这种现象主要用于两个方面：

赛车使用特别设计的底座，产生下向力，以增加贴地性。因此，轮子的摩擦会增加，从而使赛车更加高效。

2.翼地效应机(Wing-In-GroundVehicle,GroundEffectVehicleGEV)是一种特殊的航空飞机，它利用翼地效应产生的强大升力来飞行。

全世界最大的地对空飞机是前苏联的“里海怪兽”。

第二次世界大战后，前苏联加速了地效机的发展，并一直处于领先地位。一九六六年十月十八日，“里海怪兽”首飞成功。它的尺寸和重量随着实验的深入而不断增加。最终，机长106.1米，翼展40米。《里海怪兽》的航程是7500千米，最大时速是800千米，可以运送850名士兵。这种地对空飞机是在1970年代早期从苏联里海上空飞过，西方国家的侦察卫星发现后，将其命名为“里海怪兽”。但是苏联一直否认这个“怪物”的存在。“里海怪兽”的真面目直到苏联解体后才被部分揭露[2]。

理由

产生翼地效应的原因在物理学中仍有争议，一般认为是由于机翼和地面/水面上的气流形成高压气垫，从而产生更大的提升力。但风洞实验同时得到的数据表明，虽然高压气垫存在，但地面/水面作用主要是干扰翼尖涡流。无翼尖涡流时，机翼迎角能与理论值更加接近，从而提高了飞机的飞行效率。

影响

机翼和地面对飞机的影响。

由于近地飞行在速度和推力相同的情况下，对时间的把握会产生更大的升力。

所以翼地效应可以有效提高近地飞行时的燃油利用率。航空业界普遍认为，地面效应是由于地面或水面阻止了翼尖涡的下洗，即相对气流的对流方向(相当于攻角)更接近于理论水平，因此减少了诱导阻力，这对飞行性能是有利的。但是由于一般的飞机只有在起飞或着陆时才如此接近地面，也因为大多数的飞机只有在这些时候才能从翼地效应中获益。尤其在飞机起飞的时候，由于地面的影响，会觉得飞机更容易从地面拉起。

安全性上的影响

地表因素对飞行安全也有影响。第一，地面效应的作用范围(垂直高度)相当于飞机的翼展长。虽然起飞时虽然感觉到“飞机较容易从地面拉起”，但此时飞机在低速下迎角范围内，非常接近失速，当飞机爬升超过了地面效应范围后，翼尖涡流下洗不再被阻隔，造成相对气流的偏移，结果是迎角进一步增大，更加接近失速。在这个时候，飞机如果不能加速到一个更安全的速度，就会进入失速，而在这个时候，高离地就会很难使飞机脱离失速。

所以对机械师来说，地面效应需要小心处理。着陆时，飞机在最后几尺突然上升，这是因为它对地面产生了一种提升力(这种情况称为"balloon")。若不懂得处理，飞机会在减速时突然提升高度，其着陆速度与失速速度非常接近，因此很容易进入失速状态。甚至几十尺长的尺码也会引起严重甚至致命的事故。当跑道足够长时，就可以采用慢速减速，以适应机翼和地面的影响，而另一种方法是放弃直接着陆，加速，恢复飞行的上扬力，绕圈后再着陆。

汽车的翼地效应

影响到赛车的设计

对于赛车，设计者不想要提升力，他们需要的是下向力。借助气流产生的下向力，赛车在转弯时可以提高速度。(从70年代起，经常使用在汽车上的扰流板等非地面作用的工具)要提高汽车和地面之间的空气压力，就必须降低下向力。用伯努利定律，我们可以知道，降低压力的方法，就是让空气加速。其方法有二：一是采用底部设计，将空气导入狭窄的底部管路中，二是采用风机强制空气进入。

现在，很多比赛的官方规定都禁止赛车设计使用地面效应来提高控制能力，其中就包括F1。其主要原因在于地面效应需要保持车底和周围环境之间的相对气密性才有可能发生，但比赛过程中情况多变，一旦车辆因碰撞损坏或遇到路面颠簸，气密性周界突然失效，下压就会突然急剧下降，造成车辆失控，危险极大。

具有地效的带翼运载器高度控制装置。

利用在机身、机翼和水面之间产生的地面效应在水面上极低的高度飞行的地面效应有翼运载工具的高度控制装置，包括传感器，在航行过程中始终与水面接触，将水面和机身之间的距离数据传送给运载工具的操纵系统；机械地连接传感器和运载工具以及连接装置；通过操纵系统控制的升降舵根据传感器发出的距离数据工作，使运载工具在保持水面和机身之间距离不变的条件下飞行。感应器可以安装在漂浮的身体表面，而机械连接设备可以是伸缩臂或可反卷的金属丝。

地面模拟飞行器

第一，概念分析

地效飞行器是一种新型的高速飞行器，介于飞机、舰船和气垫船之间。地效飞行器不同于飞机，它主要在地效区飞行，即靠近地面、水面飞行，而飞机则主要在地效区之外飞行；不同于气垫船，气垫船依靠自身动力产生气垫，地效飞行器则依靠地面效应产生气垫。

移动中的飞行器在接近地面或水面时，当气流从机翼下穿过机翼时，当它与水面之间的高度等于或小于1/2翼展时，地面或水面就会产生反作用力。

当它在距离水面等于或小于1/2翼展的高度上飞行时，整个机体的上下压力差增大，升力会陡然增加，阻力减小，阻挡飞行器机翼下坠。这种可以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物理现象，这就是地面效应，并由此开辟了地效飞行技术。

二、优点介绍

首先是速度快。由于它在水上飞行，它的航速是普通舰艇的10倍甚至10倍以上，是气垫船的3倍以上。

其次是安全性高。地效飞行器在距离水面1~6米的高度低空飞行，一旦出现紧急情况，可随时在水面降落。在军事上它可以利用对方探测雷达的盲区，对方很难发现，躲避对方舰载和防空火力的攻击。

再者，地效飞行器具有较好的抗浪性，小型机可抗浪1米左右，中型机可抗3米左右的浪，大型机对5米的浪也无需过虑。在陆地上，它可以轻易飞越沙漠、沼泽、雪地，必要时还可飞到几十米乃至上千米的高度。

最后，地效飞行器设计与制造费用均比飞机低，售价约为同级飞机的50%~60%，比购买一架飞机或一艘军舰的效费比低得多。另外，地效飞行器利用襟翼，能自如地倒退、悬停，以及垂直起降，在军事上运用地效飞行器进行登陆、机降和反潜作战，都将是十分有效的手段。

20世纪六七十年代，美、苏、法、德、英、日等国都研制过地效飞机。其中，前苏联的地效飞机最为成功，60年代研制的“母鹞”式地效飞机最大速度可达550千米/小时，离地高7~15米，可载人800~900名。地效飞机的应用前景十分广阔，既可用于反潜反舰、扫雷布雷、军用运输等军事领域，也可用于货物运输、污染监测、资源调查等民用领域 [3]  。

三、成功案例

我国第一艘12座海洋地效翼船在南海海域进行各项飞行测试后，宣布试飞取得成功。该项技术填补了我国在地效翼船领域的空白。

这艘由海南英格地效翼船制造有限公司制造生产的CYG－11型地效翼船，飞行高度1－4米，飞行速度达210公里/小时，核载人数12人，载重量为1200千克，百公里耗油28升。