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气垫船的发展历程
（一）气垫船的萌芽阶段
有关气垫船思想的萌芽可以追溯到16世纪初，1716年，一位瑞典发明家设计了一个奇特的飞行器，即用蒙上帆布的木材组成一个椭圆形的平台，平台上有一风口。驾驶员坐在平台上用两臂向风口扇动扇子，想以此使平台离地而起[1]
当然这种设想在当时的技术条件下是不可能实现的，也并不是针对改善船舶的航行速度，而是作为一种飞行器的设想出现的。但尽管如此，却体现出人们对天空的渴望，也孕育着当今气垫船最初的种子。
作为交通工具的气垫船的设想出现在一百多年前的英国，科学家傅汝德设想在船体和支承面之间形成一层薄薄的空气层，以减小船舶航行时与水面的摩擦力，进而提高航速。
1853年，俄国工程师伊凡诺夫提出了一个空气润滑船的方案，该方案设想有一层空气在船的底部作为润滑。但并未实施。在他之后，英国工程师桑尼克罗夫特曾制作过一艘空气润滑船的模型。
这些都只是停留在设想阶段，直到1883年，空气润滑船的最早实践者——瑞典工程师拉伐尔，他制作了一艘空气润滑船，并在船的底部，钻了很多小孔，通过向船体鼓入空气，使得空气经由小孔，向船尾扩散，以期在船的底部和水面之间形成一层薄薄的空气层。然而以为内空气流量太小，从船底泄露出的空气以气泡的形式附着在船的底部，不仅没有减少船舶航行的阻力，反而增加了船体与水面的摩擦力，进而使船舶航行的阻力明显增大。
直到20世纪，随着科学技术的飞速发展，特别是发动机等动力机械的巨大进步，使这种在当时不可实现的设想有了成为现实的可能。
1927年，苏联工程师列夫科夫制造了“箱体式”结构的气垫船模型；1935年10月，列夫科夫研制的世界上首艘气垫船L-1型在普列谢耶沃湖试验成功；1937年，他又建造了一艘定型为L-5型的全金属气垫式军用快速鱼雷艇，并首次用于实战。列夫科夫因此被称为“气垫船的开拓先驱”[2]。
（二）气垫船的发展阶段
1950年，40岁的科克莱尔从电子专业改行，开始在英国诺福克河口担任船舶工程师，从事船舶研究。投入船舶研究的科克莱尔渐渐意识到试验对于验证自己设想的重要性，因而耐心地说服妻子，变卖家产购买了一家小型船厂作为他的试验基地，自此全家人便搬进了一个由敞篷车改装的简易房子中。从20世纪开始，科学技术的突飞猛进使得各种交通工具，比如飞机，汽车，火车的运行速度都得到了大幅度的提高，但是船舶的航行速度却并没有多大提高。船舶的航行速度受两方面制约：一个是船壳本身的阻力；一个是兴波阻力。虽然工程师对船型的巧妙地设计（如快艇），可以改善船舶的性能，使船舶滑行于水面，减少兴波阻力，提高航速。但是，波浪的冲击力对船舶、船舶上的机械设备以及船上的乘客仍然是一个很大的威胁。
科克莱尔产生了克服甚至消除水对船舶阻力的念头。虽然科克莱尔知道，早在一百多年前就已经有人尝试制作空气润滑船，只是很遗憾都没有成功。但科克莱尔认为在船体和支承面形成空气润滑层的方式有其可取之处，因而最初也投入到相应的研究中。科克莱尔向妻子借来真空吸尘器，安装在一艘平底船的船首，从船首鼓入大量空气，进而在船底与水面之间形成一层完整的空气润滑层，以减小船在航行时受到的阻力。在大量试验之后，科克莱尔及其他研究人员发现在较高的航速下，要使气层完全附着在船体上，在实践上有很大的困难，如果弄巧成拙空气附面层将会使其产生一层附加的粗糙层，从而使摩擦阻力更加加大。[3]因而科克莱尔意识到想要获得理想的润滑效果，船底与水面之间的空气层必须具有一定的厚度。一次，他用两个尺寸不同的铁筒对着厨房用的天平上鼓风，发现相同的风量通过两个不同大小的铁筒时所产生的冲力也不同。当风量通过大口的铁筒，吹在天平上的冲力反而小，而通过小口的铁筒时，吹在天平上的冲力反而比铁筒大两倍[4]。
这一现象给了他很大的启发，于是他用厨房中各种规格的瓶子做了许多实验，积累了大量数据，并从数据中发现同样质量的空气通过狭窄的瓶子所获得的推力远大于宽瓶口。[5]他设计建造了一艘与现代侧壁式气垫船很接近的空气润滑船。这艘船的左右舷边各有一个伸入水下的刚性侧壁,船首和船尾都装有铰链式的活门。船底的空气层被刚性侧壁和首、尾的活门包围，不易向外逸散。后来，他设想采用水帘来代替铰链式的活门。但这种水帘门在动力方面有困难。[6]在经过大量试验论证后，1953年，科克莱尔创立了完整的气垫理论。然而直到1955年，一次偶然的操作让气垫船的研究出现重大转机。当时科克莱尔用一个猫食罐头、一个咖啡罐和一个吹风机在试验天平上做了一次试验，结果吹风机吹出的气流从两个盒子间隙的环形喷口喷出的时候所产生的升浮效果令他非常满意，这也成为科克莱尔发明气垫船过程中，峰回路转最为灿烂的一笔。接着，他又制造了一艘半米长的模型船，在河里进行了实验，再次获得成功。多次试验之后，在同年年底，科克莱尔在英国的一份专刊上发表了有关“周边射流气垫船”的方案和论文，引起巨大轰动。所谓“周边射流气垫船”我们可以参考《高性能船舶水动力原理与设计》：“在气垫四周喷射高压气流，来维持气垫的压力，亦是靠气流的惯性力来平衡压力差。”[7]
图31科克莱尔和他的气垫船
为了进一步验证“周边射流式气垫船”的可行性，科克莱尔决定制造一艘真正的周边射流式气垫船模型，然而早已家徒四壁的科克莱尔陷入经济困境，根本没有钱去制作这一模型。科克莱尔也只得四处奔波，到处求援。他去寻求船舶制造商的资助，然而船舶制造商认为这一模型是飞机，不愿意在上面投资；于是科克莱尔又去寻求飞机制造商的资助，可飞机制造商却说这是船舶，也不愿意帮助他实现气垫船的梦想。皇天不负有心人，幸运的是，一家小船制造商向他提供了一台小型发动机，并帮助他制作完成了人类历史上第一艘“周边射流式气垫船模型”。1956年冬，科克莱尔在伦敦的旧政府大厦里，公开展示了他发明的气垫船，现场观众欢呼雀跃，相互拥抱。这场成功的表演，引起了英国政府的关注，并立即将其列为绝密项目，然后派陆军技术专家来视察这条船。空军和陆军都对这个技术都表示强烈兴趣，科克莱尔因此获得一笔可观的政府援助款项，开始了为期两年的秘密研究。1958年经应该政府批准，科克莱尔有关气垫船的技术思想在国家研究与发展公司的支持下得到进一步实施。也就是从这一年开始，为了尽快制造出相应的大型气垫船模型，桑特斯·罗伊飞机制造公司成立了一个气垫船设计小组，并开始研制周边射流式气垫船SR-N1。1959年5月28日，SR-N1建造完成，SR-N1采用了科克莱尔的“周边射流式气垫船原理”，这一实体载人气垫船可以说是凝结了科克莱尔长期研究气垫船的全部心血。在横渡英吉利海峡之前，SRN-1号气垫船首先穿越了距离稍短的索伦特海峡。试验成功后， 1959年7月25日，科克莱尔与驾驶员一起乘坐SR-N1气垫船从法国加来港出发，成功横渡英吉利海峡，到达英国多佛港口，而这一天正好是法国飞行员布莱里奥驾驶飞机第一次飞越英吉利海峡50周年，此举立即轰动了世界。
图32 SR-N1号气垫船成功横渡英吉利海峡
参考文献
[1]王青，张煦，范晓彦.高性能船舶系列介绍之一
大有可为的气垫船[J].现代军事，1997（3）：55.[2]潘金宽，马晓英.驰骋信息化战场的两栖轻骑
气垫船的历史与未来[J].国防杂志，2005（11）:77.[3]恽良.气垫船原理与设计[M].北京：国防工业出版社，1990：1.[4]段雄.科学发明的故事
第3卷[M].哈尔滨：黑龙江人民出版社，2002:88.
[5]毕尚.百位世界杰出的发明家下[M].北京：中国环境科学出版社，学苑音像出版社，2006：445.[6]林裕杰.气垫船之父科克雷尔上[J].航海杂志，1988（3）：21.[7]赵连恩，韩端锋.高性能船舶水动力原理与设计[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007:213
