前不久，美国国防部高级研究计划局（DARPA）公开发布信息，美军正在研制“自由升降机”全新重型水上飞机项目，其外观尺寸与C-17运输机相当。
重启水上飞机研制项目，实属无奈之举。2021年，DARPA就曾公开宣称，研制运载能力超过100吨的重型远程地效飞行器。但受跃升和转向等关键技术影响，美军不得不将地效飞行器项目降级，重启运载能力稍弱、研发难度更低的水上飞机项目。
美军为何会放弃地效飞行器转而研制水上飞机？地效飞行器研制到底难在哪？请看本文解读。
1932年，波罗的海海域上空阴云密布，一架德国飞机穿梭于云层之间，突然发动机停车，一场航空事故似乎没办法避免。然而，当飞机降落到离海面仅有10米高度时成功“刹车”，贴着海面继续飞行，最终安全着陆。
事后，科学家研究之后发现，当飞机飞行高度不超过翼展长度时，会产生一种神奇的科学现象——“地面效应”。这种效应能够减少飞行阻力，增加气动升力，通过气流把整个机身托起来、贴着水面飞行。
20世纪60年代，苏联阿列克谢耶夫设计局利用这种科学现象，研制出世界上第一架地效飞行器试验机，它的外形既像飞机又像舰船，能够贴近地面或海面飞行和自由起降，搭载100吨的货物飞行2000千米，最大巡航速度可达550千米/小时，兼具飞机和舰船的优点特性，拥有非常良好的军事应用前景。
地效飞行器项目曾被苏联军方高度保密，直至20世纪80年代，这个“庞然大物”在里海上空飞行试验时，才被美国卫星捕捉到，冠以“里海怪物”之名。
一是飞行速度快。地效飞行器能够借助水面起降，巡航飞行时不会与水面非间接接触，大幅度减少了飞行阻力，飞行速度比一般舰船的航速高出10多倍。
二是突防能力强。地效飞行器可综合运用各种隐形技术，降低雷达、红外等物理信号特征，顺利越过专为登陆艇、气垫船设置的垂直障碍，快速突袭敌方目标。
三是保障效益高。地效飞行器容量大、运输效率高，在没有港口、码头的特殊情况下，可以一次性运送数百名士兵和数辆装甲坦克，快速完成物资保障，运输成本也低于普通飞机。
未来战场上，地效飞行器的发展的潜在能力很大，能够大范围的应用于登陆机降、运输补给、反舰反潜、扫雷布雷和侦察巡逻等军事任务，是名副其实的海陆空三位一体的高科技飞行器。正因如此，美军在此次宣布研制重型水上飞机之前，最属意的是运载能力超过100吨的重型远程地效飞行器。
1969年，在一次飞行试验中，受海面恶劣气候影响，“里海怪物”地效飞行器失控坠海。11年后，完成修复的“里海怪物”再次发生飞行事故——由于飞行员操作失误，飞行器不慎触水解体。
两次事故并非偶然。实际上，地效飞行器操作难度很大，地面效应是优势也是桎梏。为保持地面效应提供的升力效果，大多数地效飞行器必须贴海飞行，飞行高度正常情况下不会超过30米。在这种高度下，以500千米/小时的速度快速飞行，风险是显而易见的。与地面相比，水面波动导致传导振动更强，一旦遭遇狂风大雾，来不及避开波浪，便非常有可能发生飞行事故。
如何破解地面效应受限问题，苏联科学家始终没找到答案，地效飞行器的研制工作被迫搁置。苏联解体后，“里海怪物”也宣布退役。
自地效飞行器诞生以来，美、英等国也都多次尝试过研发生产。21世纪初，美国波音公司曾研制过一款“鹈鹕”地效飞行器。如同其名，无论是外观尺寸还是装载能力，“鹈鹕”远超当时世界上最大的运输机安-225。不过，这样好高骛远的研制计划，已经超出当时的科学技术水平。没过多久，“鹈鹕”地效飞行器项目被迫下马。
作为“飞机+船”的组合产物，制造地效飞行器远不是技术叠加那样简单，必须兼顾水动和气动两种性能。这不仅要求掌握高精度密封铆接技术、对接数字化定位技术等，还要实现数字化柔性工装及激光跟踪仪测量，技术难度可想而知。
虽然地效飞行器具有飞行距离远、运输效率高等优点，但在今天看来，机动性能十分有限。“里海怪物”地效飞行器的转弯半径长达8000米，想要保持稳定控制十分艰难。此外，地效飞行器难以适应复杂海况条件、距离水面过近不利于避让障碍物等缺点，限制了其在军事领域的发展。
总而言之，研制地效飞行器一定要解决跃升、转向等关键性技术难题，但这并不是特别容易，需要投入大量科研人力和财力。
如果说地效飞行器的失利给俄罗斯关上了一扇门，那么水上飞机的成功则打开了一扇窗。
此举引发连锁反应。美国海军陆战队、海军、海岸警卫队近年来曾公开表示，需要一款性能出众的水陆两栖飞行器，在不依赖港口和跑道的条件下快速完成兵力投送。
按照美军设想，“自由升降机”外形与大型飞艇相似，尺寸和载重与C-17运输机相当，能够运载90吨货物，在浪高2.5米的海况下完成起降，既能在离地不到30米的高度长时间贴海飞行，也可以爬升至3000米的云端，以远超过现有水上飞机的飞行速度执行远程战略和战术运输任务。
这是一个极具挑战的指标。现役水上飞机别-200、US-2等，运载能力普遍不高，这与“自由升降机”没有可比性。
在“自由升降机”研制过程中，美国通用原子公司和极光飞行科学公司选择了截然不同的设计的具体方案。从概念图上看，通用原子公司研发理念十分超前，不仅采用了罕见的双机身设计，增强“自由升降机”的运载量和抗风浪能力，还选择了与传统运输飞机和水上飞机差异较大的中翼设计。
传统运输机上翼或下翼设计，可避开挤占舱体运载空间，最大限度实现空间利用、降低研制成本。而水上飞机大多采用上翼设计，主要是为了尽量抬高机翼，以削弱海浪撞击。这一做法同样存在弊端：机翼抬高会减少地面效应带来的升力增益，机翼高度越大，性能差距也就越明显。
为解决这一问题，美国通用原子公司选择在机翼后侧分散布置12台涡轮螺旋桨发动机，借助机翼遮蔽发动机，减少海浪冲击带来的影响，获得最大的升力增益。与之相比，美国极光飞行科学公司的方案就要常规得多，更接近传统飞艇，采用单机身、上单翼布局，拥有8个航空发动机。
对于这两种方案，美国军方态度更为谨慎。从目前情况看，美军选择了一条比较稳妥的路线——放弃纯粹的地效飞行器，而是在水上飞机的基础上融合地效飞行器的特点。
即便如此，“自由升降机”仍不可避免要遭遇水上高速滑行、起降、海浪撞击等一系列问题。大型军用运输机，机身内部开阔是鲜明优势，但这与水上飞机的飞行安全发生冲突——为了形成足够的浮力，水上飞机的内部空间要尽可能的分割化和密闭化。这样即便少数隔舱进水，其他隔舱依然可提供足够浮力，避免飞机沉没。此外，“自由升降机”的飞行高度，也极大限制了运载能力，在飞机起飞脱离地效高度后，将没有足够的升力维持飞行。
其实，美军早就计划重启水上飞机项目。2021年，美军特种作战部队希望能够通过加装浮筒的方式，将“大力神”运输机改装为水上飞机。这种改进方式太过仓促，随着浮筒和船身吃水深度加大，水上飞机起飞阻力也飞速增加，很难实现安全起降，更别说应对突发海况了。
从水上飞机到地效飞行器，再到水上飞机，一切似乎又回到了起点。几十年技术脱节，让美军处理此类工程技术难题更加棘手。