1967年夏天，一群情报分析员聚集在美国国防情报局华盛顿特区郊外的“绿房间”，研究一张奇怪的间谍卫星图像。图像显示一台巨大的机器，比任何已知飞机都要大，翼展太短，看起来飞不起来，停在里海一个小镇卡斯皮斯克的一个围栏区域里。“天哪，那是个怪物，”一位陆军上校说。“是啊，”另一位说，“尼斯湖水怪。”有人补充道：“不，是里海。是里海怪物。”
但那是什么？它是如何工作的？俄罗斯人打算用它做什么？接下来的十年，答案逐渐显现：它是一种 ekranoplan（地效飞行器），一种新型飞机，利用一种称为地面效应的空气动力学现象，在水面上以高速运输巨大的有效载荷。它是由苏联总理尼基塔·赫鲁晓夫的朋友罗斯蒂斯拉夫·阿列克谢耶夫发明的。当时它还没有很好地工作。如果美国间谍能够找到它的实际用途，苏联军方会很感激他们的建议，因为莫斯科的政客们急于为这个项目找到需求，这个项目与其说是因为实际需求，不如说是由于人脉关系才得以存在，他们正一心一意地将其强加给武装部队。
冷战结束后，我问一位俄罗斯航空航天工程师他对“怪物”及其后代的看法，当时五角大楼正在密集地研究它们。“浪费钱，”他咕哝道。“每次它不起作用，（设计师们就告诉莫斯科）如果它更大就能起作用。然后他们就得到了钱。”
但他们可能走对了路。今天，波音公司的工程师正在设计一种货运飞机，与里海怪物一样，它被设计成像一只巨大的海鸟一样掠过水面。它被命名为“鹈鹕”，因为它将利用与那种笨拙的鸟类相同的“翼地效应”（WIG），使其几乎毫不费力地滑翔在水面上。当应用于人造飞行器时，WIG空气动力学代表了航空领域一个长期存在的规则——高度等于效率——的一个关键例外。大多数远程飞机之所以是高空喷气机，是因为在较低高度浓密空气中飞行通常需要更多的燃料。但如果你飞得离地面非常近——约50英尺或以下，就像WIG飞行器那样——飞机速度产生的空气垫会帮助它在空中支撑，因此飞机比高空喷气机更有效率。波音公司正在开发的WIG飞机比里海怪物还要大：它的翼展大约相当于国会大厦前面的宽度。波音公司的工程师们寄希望于巨大的机翼能提供更多机会让下方的空气轻轻抬起并推动飞行器，使其能够以每小时300英里的速度，在离水面仅20英尺的高度滑行。
一架重达七架满载波音747飞机重量的飞机，通过像水黾一样在海面上滑行将其飞行距离翻倍的想法，可能听起来异想天开。但波音公司秘密智囊团“幻影工厂”的工程师们已经开始设计这种巨大的机器，因为五角大楼有一个重大问题，这个问题在过去40年里击败了许多没那么疯狂的努力。是什么问题？机动性。美国陆军是一支强大的力量，但它过于庞大，装备过重，无法以适合快速扩张的冲突的节奏移动。为了运输陆军的装备，舰船速度慢，飞机太小——一个师可能拥有300多辆70吨的M1艾布拉姆斯坦克。即使是巨大的C-5“银河”运输机也只能携带两辆艾布拉姆斯，而整个空军只有126架C-5。
国防转型最终应该会带来一个更小、更灵活的陆军。但五角大楼的目标是比今天更快地移动这支部队，在96小时内将一支完整的旅——3000人及8000吨装备——部署到世界任何地方。约翰·斯科普拉（John Skorupa）是一位退休的空军上校，现任波音公司高级空运和加油机部门战略发展主管，他在之前担任空运司令部作战实验室指挥官时也面临过这一挑战。“我们清楚地知道，我们的空运能力永远不够。当我们研究全球部署——空运人员的术语——时，空运大批部队需要大量的架次。”
2000年初，当时已在波音公司的斯科普拉将此事交给了资深幻影工厂设计师布莱恩·罗顿（Blaine Rawdon），他与工程师扎卡里·霍辛顿（Zachary Hoisington）一起开始专注于这个问题。他们知道陆军正在考虑设计用于运输数百万磅有效载荷的飞艇和混合动力飞机。罗顿扩展了斯科普拉的问题，并研究了陆军问题的各种解决方案，从新一代更快的商船到飞艇，再到像C-5四倍大小的大型常规喷气式飞机。速度的价值总是使飞机优于飞艇甚至最快的海军舰船，但将飞机扩展到数百万磅的有效载荷并不容易，而且可能比五角大楼能承受的还要昂贵。
但是ekranoplan（一种具有短翼和用于起飞的喷气助推器的特殊类型的WIG）似乎提供了一些潜力——如果该概念可行，成本也会大大降低。苏联解体后，WIG飞机引起了美国极大的兴趣，1993年，国防高级研究计划局研究了俄罗斯人的工作。波音公司的研究证实了DARPA的结论，以及一些俄罗斯人的结论，即只有非常大的ekranoplan才有意义，但也承认苏联的那种接近完成的载具存在几个固有的问题，主要与其巨大的重量有关。1966年完成的500吨原型机KM，有10台喷气发动机，两台在尾部，八台安装在机翼前方。这10台发动机消耗大量燃油，飞机必须达到210英里/小时的速度才能从水面起飞。为了承受海浪的冲击而加固的船体显著增加了重量并降低了有效载荷。然而，根据前国防情报局分析师斯蒂芬·胡克（Stephan Hooker）的说法，尽管存在这些弱点，俄罗斯人的成就仍然令人印象深刻。胡克是1967年那天在绿房间里的人之一。这架飞机比同等大小的飞机阻力更小，而且俄罗斯人已经解决了许多稳定性和控制问题。
但苏联海军指挥官对该项目从未热情高涨。尽管建造了原型机的中央水翼设计局又建造了两个大型ekranoplan——一个140吨的两栖登陆艇和一个装备有六枚反舰导弹的400吨载具——但海军已经在建造大型气垫船用于两栖突击，并拥有打击北约军舰的轰炸机。此外，ekranoplan的航程不足以作为运输工具。海军接收了计划中的140架中的五架并用于试验，但没有一架投入使用。
波音公司的工程师们意识到这段漫长而痛苦的历史以及WIG飞机存在的诸多固有挑战，并在此基础上进行创新，关键在于一个重要的转折。他们正在设计的飞行器是陆基飞机和苏联WIG的混合体。它利用WIG效应，但它可以在陆地上空像飞机一样飞行，并在机场着陆。它不需要ekranoplan厚重的船体，也不需要额外的动力将其从水中抬起。它变成了“鹈鹕”，它宽大的下垂机翼与掠过加州海岸线的鸟类相似。
目前设想的“鹈鹕”将能够以与大多数涡轮螺旋桨飞机（喷气发动机与螺旋桨齿合，在“鹈鹕”的速度下，比标准喷气发动机更有效）相同的速度和高度——300英里/小时，最高20000英尺——飞行。不同之处在于，它将大大增加航程，同时贴近水面并利用地面效应。这种现象有两个组成部分。机翼通过机翼下方的压力高于上方的压力来提升飞机——这是机翼形状和前进运动的结果。在机翼的侧尖，下方的气流会流向上方表面。这会产生一个涡流，一个旋转的气流，会削弱机翼的升力。但如果飞机非常靠近地面飞行，就没有空间让涡流正常发展，因此会减弱。地面效应的第二个组成部分是“冲压空气”。机翼下方的较高压力无法向下排出，就像在高空一样，机翼下方会形成一个被困住的空气垫。处于地面效应中的飞机比高空飞机消耗更少的动力，更少的燃料。
有两个数字定义了地面效应的强度：飞机的翼展和飞行高度。产生的空气动力学支撑（或航空术语中的“效益”）与翼展除以高度成正比。空气动力学支撑的增加是“鹈鹕”与俄罗斯ekranoplan之间巨大差异之一。“这是翼展的函数，”罗顿说，“这就是为什么非常大的WIG是有意义的。”凭借其500英尺的翼展，“鹈鹕”在100英尺处获得“轻微的优势”。“它在50英尺时起飞。在20英尺时，效果非常好。如果我们能飞到10英尺，我们会这么做。”
如果建成，“鹈鹕”将由四对80000马力的涡轮发动机提供动力，其尺寸与当今大型船舶使用的燃气轮机相似。这些发动机将驱动四对50英尺、八叶、反向旋转的螺旋桨——比历史上任何螺旋桨都要大一倍多。货舱将不加压，这将有助于显著简化飞机的制造——尽管其尺寸巨大。
驾驶“鹈鹕”将比驾驶常规飞机稍微复杂一些。在飞行前，机组人员和任务规划人员将使用卫星雷达和照片图像检查航线上的天气，以便利用顺风并避开风暴。如果直线路线跨越陆地，机组人员可以决定是绕行还是飞越。即使海洋汹涌澎湃，工程师们也相信这架飞机大部分时间应该能够以非常低的高度巡航。“我们从小看《海上胜利》或电影《完美风暴》，自然而然地认为海洋是汹涌而暴力的，”罗顿说。“但大部分时间它是相对平静、宁静和平坦的。”
但胡克（前国防情报局分析师）认为，即使在平静的海洋上，“鹈鹕”也会是个棘手的麻烦。“它在自由空气中越不灵活，在地面效应中就越好，反之亦然，”他警告说，这意味着波音选择长而窄的翼展而不是短而粗的翼展可能会使“鹈鹕”难以控制，使其产生一种迟钝、起伏的乘坐感。他解释说，ekranoplan的一个教训是，机翼下方的涡流像弹簧一样，在飞机和地面之间产生阻力。对于短翼ekranoplan来说，涡流就像赛车的硬弹簧。长翼WIG则像凯迪拉克一样漂浮，使控制更加复杂。
但波音公司预料到了一些复杂的机动，因此控制系统将高度自动化；没有人会以每小时300英里、50英尺的高度手动驾驶这个怪物。高分辨率雷达将扫描前方的海面以寻找船只，自动控制系统将转向避开它们，或者将这架大飞机越过它们。在地面上，挑战将是驾驶“鹈鹕”——其机身下方排列着76个像蜈蚣一样的轮子——在为飞机设计的一半大小的滑行道上行驶。
胡克将饶有兴趣地关注波音公司在该领域的持续研究。他领导了一个大型ekranoplan的设计研究，其中包括对一个重达数千吨的载具能否使用常规机场的考察。“不是跑道的问题，”他说。“大多数机场位于高地下水位，而滑行道和停机坪建在圆石砾上。”他说，一个巨大的载具会产生一个长而缓的地震波。“首先，你会发现候机楼的厕所会开裂，几个月后，东西就开始倒塌。”
“鹈鹕”会飞起来，还是会像许多WIG概念一样，只能在航空史书的短篇章节中占一席之地？幸运的是，“鹈鹕”不需要任何基础技术上的突破，比如结构或推进技术。工程师们说，下一步将是为期三年的计划，建造和测试一架按比例缩小的“鹈鹕”。这不会是一架小飞机——它需要足够大才能在平静的水面上探索地面效应——但它会很简单，使用现有的技术。如果陆军的机动性研究表明“鹈鹕”可能有用，那么这项工作可能在今年晚些时候或2004年初开始。
但五角大楼可能不是最大的市场。波音公司的商用飞机同事们已经与商业货运运营商非正式地讨论过“鹈鹕”。这种飞机比任何现有飞行器都能运载10倍的有效载荷——多达180个标准的8x8x20英尺集装箱——速度是船舶的10倍。与船舶不同，它可以直接在主要城市之间运送货物，消除了海陆转运。一个庞大的海上飞行集装箱船队的想法可能显得离奇，但在它们出现的那个时代，大规模航空旅行、隐形飞机和卫星电视也同样如此。最终，地面效应飞行可能不仅仅是为鸟类准备的。
**比尔·斯威特曼（Bill Sweetman）是《大众科学》的特约编辑。
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**回顾： “飞行的木材场”
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霍华德·休斯建造了一个大部分由桦木制成的大型飞机。
1947年12月，《大众科学》报道说，H-4——一架重约30万磅，
翼展320英尺的飞机——在洛杉矶港上空飞行了约一英里。批评者嘲笑它“云杉鹅”（Spruce Goose），永远也飞不起来，所以这一刻是飞机设计师兼飞行员、古怪的百万富翁霍华德·休斯的胜利。但这仅仅是一次。
与“鹈鹕”一样，H-4也是为了长距离运载部队和武器而建造的。休斯在第二次世界大战期间，当纳粹U型潜艇袭击海军运输船时，他的合伙人、造船家亨利·凯泽（Henry Kaiser）提出了这个想法。由于铝材配给，凯泽和休斯用木材（主要是桦木，不是云杉）建造了他们的巨型飞机。战后，政府对H-4的支持开始减弱：一位参议员称其为“飞行的木材场”。尽管如此，休斯（当时他和凯泽已经分道扬镳）还是坚持了下来，并投入了数百万自己的资金。然而，在“云杉鹅”1947年首次亮相后不久，政府资金枯竭，它立即成为一件遗物，再也没有飞过。今天，它陈列在俄勒冈州麦明维尔市的永恒航空博物馆（Evergreen Aviation Museum）。——格雷格·莫恩（Greg Mone）
