6年无实际成果美军终止大型水上飞机项目

根据《防务新闻》等媒体报道，美国国防高级研究计划局（DARPA）在今年6月份结束了名为“自由举升机”（LibertyLifter）的中大型水上飞机项目，演示样机

DARPA 表示，该项目耗资约9800 万美元。尽管该项目本身并未产生实际成果，但研发过程中获得的技术进步可用于未来的飞机设计，有望大幅降低大型飞机的制造成本。

极光飞行科学的概念

从地效飞机到重型水上飞机

DARPA 的免费举升项目经历了两个发展阶段。这个项目的前身是DARPA在2021年公开招标的大型地效飞行器项目，当时的预期目标是能够承载100吨以上的载荷，并可搭载多辆两栖装甲车。

苏联KM地效飞机的机翼面积比同吨位的水上飞机小得多。

2019年，DARPA向业界发出公开招标，寻求能够有效支持新型地效飞行器研发的相关技术。当时《看航空》发表文章指出，该项目很难取得实际成果。由于地效飞行器的核心思想是基于地效能够在低空产生额外大幅升力的现象，因此采用更小的动力功率和机翼面积来获得成本优势。本质上，它是水上飞机的一种变种，只能靠近大海飞行。极低的飞行高度使得地效飞行器很难在风浪较大的水域环境中实用。而如果想要避免公海条件下的触水坠毁风险，提升地效飞行器的飞行高度等性能，那么就必须回到常规水上飞机的设计方向，失去原有的性能和成本优势。

今天，DARPA 的公共项目进展证实了这一观点。随后，DARPA 转而尝试开发一种具有地效飞机优点的重型水上飞机。 2023年，DARPA正式宣布“自由升力”项目，降低了其运载能力目标，但仍然达到了相当于C-17运输机的水平，远远超过了目前所有现役水上飞机。该项目最大的特点是模型需要在地效区长时间贴海飞行。也就是说，在海况允许的情况下，可以获得更强的有效载荷射程能力和雷达盲区隐蔽活动能力。

主要优势在于跨学科协作的能力

6年无实际成果美军终止大型水上飞机项目

在免费电梯项目中，共有两个团队参与了正式方案的投标。

第一个团队由通用原子公司和海事应用物理公司组成，第二个团队由从事海洋和海洋工程的Aurora Flight Sciences 和Gibbs Cox 以及从事特种船舶设计和操作培训的Recon Craft 组成。这种跨学科的协作组织能力以及由此产生的开创性的设计愿景是本项目值得关注和借鉴的特点。

水上飞机与陆基飞机的核心区别在于，水上飞机不仅需要能够漂浮并停留在水面上，还需要通过在水面上高速滑翔来起降。在此过程中，常规飞机设计中未涉及的水动力因素将对水上飞机的起降性能发挥决定性作用；浮桥和接触水机身的设计也必须遵守能够承受高速水浪冲击的船舶结构设计原则。

通用原子公司投标方案概念图

从这个角度来看，水上飞机本质上是一种可以飞行的高速船舶。它是飞机和船舶的结合体，其中船舶部分技术难度最大、风险最大。这就是通用原子公司和极光飞行科学公司都选择具有高速船舶研发经验的公司作为合作伙伴的原因。例如，总队方案真正的整体布局选择必须从船舶设计的角度来看待：其双机身设计本质上是高速双体船设计的演变，属于航海应用物理的专业领域。

制约水上飞机设计的核心问题之一是其在水面高速航行时将面临以造浪阻力为主的巨大阻力；特别是随着载重量的增加，船体的吃水也会增加。这时，高速航行的阻力就会暴涨。基于高速双体船的双机身解决方案可以在这两方面提供优势。

高速双体船可以显着降低高速航行时的兴波阻力，在航速上明显优于单体船。在保持最佳比例的同时，双体船的吃水比单体船小，可以更快地从静止加速到离水速度。另外，它还具有稳定性好，遇到不规则波浪时晃动很快消失；应对侧风能力好，水平漂移较小。

重量控制仍然是当前实际应用的主要挑战

6年无实际成果美军终止大型水上飞机项目

在随后的“自由升力”项目开发中，通用原子公司和极光飞行科学公司两个团队的设计未能实现实用。虽然他们被抛弃的直接原因不同，但遇到的问题是一样的：

水上飞机的尺寸与重量之间的矛盾，以及运载性能与生存能力之间的矛盾，将随着重量和尺寸等级的增加而迅速激化。结果，水上飞机机身变大的同时，实际载重量却无法同时增加。

这是由于高速舰船级机身结构特性的需要。水上飞机的机身重量远高于同级别的常规飞机，而且尺寸越大，这种趋势越严重。不仅如此，重量增加带来的起飞阻力对于水上飞机来说也比传统飞机大得多。另一方面，运输机需要连续完整的单一最大空间，而水上飞机的下沉阻力则需要大量划分的独立封闭空间。两者对于机身内部空间的矛盾极其尖锐，进一步放大了包括重量控制在内的设计难度。

目前实用的水上飞机最大起飞重量约为40吨，载重量为11至12吨。

在“自由升力”项目第一阶段完成之前，DARPA 对大型水上飞机的性能预估显然过于乐观。随着该项目工程研究的不断推进，C-17级水上飞机被证明仍然远远超出了当前的实际技术能力，不得不缩小尺寸为更小的C-130运输机级。这导致通用原子公司的双机身解决方案首先遇到问题——

运输机的最大货舱尺寸是决定能否运载某些关键设备的重要独立指标。例如，一个可以承载装甲车的货舱，即使其总容积较小，也远比两个总容积较大但由于截面尺寸限制而无法容纳装甲车的货舱之和更有价值。在C-17级别，通用原子公司的单体货舱尺寸仍然足以满足美军两栖装甲车的运载需求。不过，随着吨位尺寸降低到C-130H的规格，货舱尺寸将缩小到连一辆两栖装甲车都无法装载的地步，完全失去了实用价值。对于以双体船为总体设计基础的通用原子方案来说，这是一个无解的死胡同。