AG600是世界在研最大水陸兩棲飛機(jī)。其長(zhǎng)37米，翼展38.8米。20秒內(nèi)可一次汲水12噸，一次加油可投放的最大水量為370噸。
“這是一艘能飛起來(lái)的船，也是一架能游泳的飛機(jī)�！敝袊�(guó)航空工業(yè)通飛副總工程師、AG600總設(shè)計(jì)師黃領(lǐng)才形象地說(shuō)。把飛機(jī)與船合為一體具有巨大的技術(shù)鴻溝，AG600是如何做到的？
設(shè)計(jì)水陸兩棲飛機(jī)難在哪兒
“適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動(dòng)耦合作用，是設(shè)計(jì)水陸兩棲飛機(jī)最大的難點(diǎn)�！秉S領(lǐng)才說(shuō)。
“水陸兩棲飛機(jī)接水和離水的過(guò)程，是在一個(gè)氣/水動(dòng)耦合的環(huán)境下完成的。而業(yè)界對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的分析方法和理論并不成熟，好多還處于探索中。”黃領(lǐng)才說(shuō)。
同樣的截面積和速度，水的阻力大約是空氣的800倍。由于水面是波動(dòng)的，相似準(zhǔn)則與空氣不同，因此水動(dòng)力特性與氣動(dòng)力特性差別非常大。
“同時(shí)，與普通船體的最大區(qū)別是，水陸兩棲飛機(jī)的船體設(shè)計(jì)要有斷階結(jié)構(gòu)，即滑行船體。飛機(jī)正是靠著這個(gè)滑行船體，才能實(shí)現(xiàn)在水面上航行、滑行、起飛、降落和水面機(jī)動(dòng)�！秉S領(lǐng)才說(shuō)。
如何適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動(dòng)耦合
2009年，國(guó)家立項(xiàng)批復(fù)了大型水陸兩棲飛機(jī)AG600的研制。在中國(guó)航空工業(yè)主導(dǎo)下，由航空工業(yè)通飛主承制、航空工業(yè)特飛所/中航通飛研究院作為總設(shè)計(jì)師單位“大協(xié)作”，全國(guó)150多家單位、十余所高校數(shù)萬(wàn)人參與了研制。
如何讓AG600適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動(dòng)耦合？
7年的研制過(guò)程，是無(wú)數(shù)次的計(jì)算、試驗(yàn)、失敗、總結(jié)和驗(yàn)證。為達(dá)到飛機(jī)良好的氣、水動(dòng)匹配，飛機(jī)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用氣/水動(dòng)結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過(guò)無(wú)數(shù)次數(shù)值仿真與風(fēng)洞試驗(yàn)，最終獲得優(yōu)選的飛機(jī)氣/水動(dòng)力數(shù)據(jù)。
“僅水池拖曳試驗(yàn)就達(dá)一萬(wàn)多車次。”黃領(lǐng)才說(shuō)，為保證飛機(jī)在水面滑行的穩(wěn)定性，在船體設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分考慮氣/水動(dòng)在起飛、降落滑行的各個(gè)速度段的匹配，通過(guò)多輪水動(dòng)力仿真分析與水池試驗(yàn)，通過(guò)不斷優(yōu)化外形與結(jié)構(gòu)布局達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
當(dāng)然，AG600采用單船身、懸臂上單翼、“T”型尾翼及前三點(diǎn)可收放式起落架的船身式布局形式，都是為適應(yīng)和控制相應(yīng)的氣/水動(dòng)耦合而為。
怎么壓住高速滑行時(shí)的浪花
重53.5噸，最大水面起降速度100節(jié)（185千米/小時(shí)），AG600噴濺出的浪花會(huì)如同排山倒海。然而，過(guò)高的噴濺有可能損壞發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、襟翼等結(jié)構(gòu)，影響飛行安全。
必須采取措施降低噴濺，這也是船體水動(dòng)力設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。如何壓住高速滑行時(shí)的浪花？水動(dòng)力團(tuán)隊(duì)研究了多種噴濺抑制的方法。候選方案“包括縱向防濺條、帶舭彎的船體、垂直防濺條、水平壓浪板、抑波槽等”。黃領(lǐng)才說(shuō)，“通過(guò)理論分析對(duì)比結(jié)合大量的水池模型試驗(yàn)，最終選定采用舭彎船體+抑波槽的方式，并達(dá)到了預(yù)設(shè)效果”。
“舭彎船體+抑波槽，就是在舭部位置安裝一個(gè)帶有排水孔的抑波槽，將高速滑行產(chǎn)生的噴濺引入槽內(nèi)，再通過(guò)沿排水孔和出口排出�！秉S領(lǐng)才詳解道。
即將首飛的AG600打著深深的中國(guó)烙印。據(jù)黃領(lǐng)才介紹，AG600的5萬(wàn)多個(gè)結(jié)構(gòu)件和2萬(wàn)多系統(tǒng)件98%都是國(guó)內(nèi)供應(yīng)商制造提供的。機(jī)載設(shè)備90%國(guó)產(chǎn)，動(dòng)力系統(tǒng)完全國(guó)產(chǎn)。
黃領(lǐng)才認(rèn)為，通過(guò)AG600飛機(jī)的研制，中國(guó)航空人逐漸掌握了水陸兩棲飛機(jī)領(lǐng)域很多核心技術(shù)，既包括前期設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析和試驗(yàn)的方法，也包括制造工藝中的新技術(shù)。
