鲲龙展翅 一飞冲天

2018-04-09 02:18王瑞良
科学24小时 2018年4期
关键词:水陆救援飞机

王瑞良

首飞成功

2017年12月24日,我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,在广东珠海金湾机场腾空而起,在3000千米高的空域内平稳飞行约60分钟,完成了飞机各系统和基本操纵特性初步检查等预定试飞科目后,安全返航着陆,取得陆上首飞成功。消息传出,举国欢庆,世界瞩目。

由中国航天通飞华南飞机工业公司研发的这架飞机,是为满足森林灭火和水上救援的需要而制造的一种特种用途大型两栖飞机,是国家应急急救体系建设急需的重大航空设备。它的首飞成功,使我国成为继俄罗斯、日本、德国、加拿大等国之后,具有大型两栖飞机制造能力的航空大国之一,是我国民用航空工业发展的又一个重要里程碑。

鲲龙AG600,从2009年6月国家批复列项,到2012年攻克气水动融合布局设计等技术难关,再到2016年总装下线,2017年12月首飞成功,前后经历8年时间。国内共有20个省市、150多家企事业单位和科研院所、数以万计的科技人员参与协作攻关,历尽艰辛,方得完成。如今,它与我国另外两款大型飞机运-20和C919一起,并称为中国大飞机“三剑客”、“三兄弟”。它们共同笑傲蓝天,体现出我国由航空、海洋大国向航空、海洋强国的战略升级。

结构性能

AG600是按照“水陆两栖、一机多型、系列发展”的思路设计的,在满足森林灭火和水上救援要求的同时,兼顾到改装成海洋环境监测和保护等多种用途的可能性和灵活性。

AG600的大小约与一架波音737飞机相当。这架上半身是飞机、下半身是船、被誉为“大国重器”的飞机取名“鲲龙”,寓意颇深。鲲是中国古代神话中一种在水中是鱼,上天即是鸟的大型动物,以此命名,形象地体现出它是个多用平台,除了森林灭火、水上救援外,还可以在海洋巡逻、海洋监测、岛礁运输、旅游观光以及航行安全保障等方面发挥重要作用。

AG600整个机身长37米,高12.1米,翼展38.8米,是目前世界上最大的水陆两栖飞机。采用悬臂式上单翼,前三点可收放式起落架,单船身水陆两栖飞机布局,由4台国产涡浆六发动机提供动力,最大起飞重量53.5吨,最大续航时间12小时,可在水源与火场之间长时间、多频次往返投水灭火——20秒内一次可汲水12吨,单次投水救火面积可达4000余平方米;加油一次,最大投水量可达370吨。最大巡航速度可达500千米/小时,是航速最高的救捞船的10倍以上,前往1000千米之外的海难事发地来回只需4小时,最大航程4500千米,一次可救援50名遇难人员或装载相应重量的救援物资。它具备良好的水陆起降和低空低速飞行特征,可在复杂气象条件下实施救援行动,起降抗浪能力不低于2米。由三亚起飞可到达南海海域的任何地点,实现全海域巡航,成为捍卫我国海洋权益的利器。

技术难点

AG600在研制过程中攻克了一系列技术难关,包括气水动融合布局设计与试验技术、高抗浪船体设计与试验技术、高支柱起落架设计制造技术、抗腐蚀防护与控制技术、气水密铆接制造技术、机翼薄壁高筋整体壁板喷丸成型技术和多曲变截面船体结构装配制造技术等等,形成了一套具有自主知识产权的水陆两栖飞机设计制造技术体系,为我国新型水面飞行器的发展奠定了坚实基础。这些技术的难度可归纳为四个方面:

其一是独特诡异的气动外形设计。37米长的机身中间顶部镶嵌一块38.8米的狭长平直机翼,它结构合理,承载性好,是飞机获得大升力、小阻力的最佳选择,有利于飞机在水中顺利跃起。机体后部的垂尾和高耸的水平尾翼,有利于保证飞行中至关重要的纵向和航向的安全、稳定与平衡。

其二是安全高效的强劲动力系统。AG600的机翼两侧各安装两台WJ6涡轮螺旋桨发动机,这是罕见的(波音737和空客350机翼两侧都只有1台)。4台各带6个叶片螺旋桨的发动机,除了通常带有的压气机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管外,还多加了一个减速器以及与之相连的多叶片状的螺旋桨。螺旋桨转动时会产生向前的强大拉力,高温高压燃气流从尾喷管冲出时会产生向后的推力,这样一拉一推,两股合力共同驱动飞机快速向前,并与平直机翼互相配合、相得益彰,能够完全满足两栖飞机的大起动力、远航程飞行的要求。这种动力系统已批量生产,并大量应用在我国运-8、运-9等大型飞机上,证明技术成熟,安全可靠。

其三是水面起降的特殊要求。首先,水和空气的阻力不一样,飞机在水面起飞时二者的临界阶段的阻力会发生剧烈变化,导致飞机的气动特性、流体特性会发生很大改变,要想克服这些困难飞起来,很不容易。其次,飞机在水中收起了起落架,在水面滑行时如何操控方向是个难题,故需要新的控制方式——水舵,这个特殊装置的工作状态是下一步水上首飞时要验证的重要内容。再者,两栖飞机对飞行员的要求比岸基试飞员的资质要求更高,因为他还要具备抗浪涌的能力。

其四是一机多用的兼容潜力。AG600这样的平台,经改装后,除了可广泛应用于多个民用领域外,还可以实现“民转军”,成为军民融合的一种大型武器装备——它可以改造成反潜巡航机,装载用于巡逻、侦察、反潜和反舰的大量武器弹药;还可以改装为水陆两栖预警机,协助我海军航空部队提升整体战斗力。目前我国航母上只能搭载直升机预警机,但它们的航程远不如两栖预警机;两栖飞机虽然上不了航母,但可以降落在航母附近进行油水补给,配合航母执行各种任务。此外,它无需改装就可用于战时的水上救援,特别是在我国目前海空力量奔赴远海常态化训练日益频繁,远海岛礁运输补给和救援已经刻不容缓之际,两栖飞机入役正是一个上佳的选择。

前景展望

AG600飞机的首飞,标志着型号研制从试制转入试验试飞阶段,飞机的型号合格审定等工作将逐步展开,后续任务还十分艰巨繁重,还须经历各种各样的考验和历练,不断完善、改进和提升,才能最终成长为新一代两栖飞机之王。

綜观我国航空工业的发展现状,水上飞机数量稀少且机体陈旧,成为我国海上远程救援的一大短板。由于AG600运用领域广,特别是具有执行多项特种任务的强大功能,因此可以弥补短板,市场潜力巨大。尽管这种飞机目前尚处在试验试飞阶段,却已经受到国内外一些客户的青睐——目前已接到国内订单17个,国外的销售也在接触洽谈中。相信随着AG600技术定型和量产化的实现,必将进一步打开国际航空市场的大门,为提升我国的综合国力做出重要贡献。

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