会飞又会游,世界最大水陆两栖飞机是这样做到的

来源:人民网| 2017-04-05 09:41:40| 作者:矫 阳

  ——总设计师黄领才详解AG600

  中国航空工业集团总公司3月29日宣布,国产大型水陆两栖飞机AG600将于今年上半年进行陆地首飞,下半年进行水上首飞。目前,这款飞机正在紧张进行首飞前最后准备。

  AG600是世界在研最大水陆两栖飞机。其长37米,翼展38.8米。20秒内可一次汲水12吨,一次加油可投放的最大水量为370吨。

  “这是一艘能飞起来的船,也是一架能游泳的飞机。”中国航空工业通飞副总工程师、AG600总设计师黄领才形象地说。把飞机与船合为一体具有巨大的技术鸿沟,AG600是如何做到的?

  设计水陆两栖飞机难在哪儿

  “适应并控制相应的气/水动耦合作用,是设计水陆两栖飞机最大的难点。”黄领才说。

  “水陆两栖飞机接水和离水的过程,是在一个气/水动耦合的环境下完成的。而业界对这个领域的分析方法和理论并不成熟,好多还处于探索中。”黄领才说。

  同样的截面积和速度,水的阻力大约是空气的800倍。由于水面是波动的,相似准则与空气不同,因此水动力特性与气动力特性差别非常大。

  “同时,与普通船体的最大区别是,水陆两栖飞机的船体设计要有断阶结构,即滑行船体。飞机正是靠着这个滑行船体,才能实现在水面上航行、滑行、起飞、降落和水面机动。”黄领才说。

  如何适应并控制相应的气/水动耦合

  2009年,国家立项批复了大型水陆两栖飞机AG600的研制。在中国航空工业主导下,由航空工业通飞主承制、航空工业特飞所/中航通飞研究院作为总设计师单位“大协作”,全国150多家单位、十余所高校数万人参与了研制。

  如何让AG600适应并控制相应的气/水动耦合?

  7年的研制过程,是无数次的计算、试验、失败、总结和验证。为达到飞机良好的气、水动匹配,飞机设计团队采用气/水动结构一体化设计技术,通过无数次数值仿真与风洞试验,最终获得优选的飞机气/水动力数据。

  “仅水池拖曳试验就达一万多车次。”黄领才说,为保证飞机在水面滑行的稳定性,在船体设计过程中,设计团队充分考虑气/水动在起飞、降落滑行的各个速度段的匹配,通过多轮水动力仿真分析与水池试验,通过不断优化外形与结构布局达到设计要求。

  当然,AG600采用单船身、悬臂上单翼、“T”型尾翼及前三点可收放式起落架的船身式布局形式,都是为适应和控制相应的气/水动耦合而为。

  怎么压住高速滑行时的浪花

  重53.5吨,最大水面起降速度100节(185千米/小时),AG600喷溅出的浪花会如同排山倒海。然而,过高的喷溅有可能损坏发动机、螺旋桨、襟翼等结构,影响飞行安全。

  必须采取措施降低喷溅,这也是船体水动力设计中的一个难点。如何压住高速滑行时的浪花?水动力团队研究了多种喷溅抑制的方法。候选方案“包括纵向防溅条、带舭弯的船体、垂直防溅条、水平压浪板、抑波槽等”。黄领才说,“通过理论分析对比结合大量的水池模型试验,最终选定采用舭弯船体+抑波槽的方式,并达到了预设效果”。

  “舭弯船体+抑波槽,就是在舭部位置安装一个带有排水孔的抑波槽,将高速滑行产生的喷溅引入槽内,再通过沿排水孔和出口排出。”黄领才详解道。

  即将首飞的AG600打着深深的中国烙印。据黄领才介绍,AG600的5万多个结构件和2万多系统件98%都是国内供应商制造提供的。机载设备90%国产,动力系统完全国产。

  黄领才认为,通过AG600飞机的研制,中国航空人逐渐掌握了水陆两栖飞机领域很多核心技术,既包括前期设计、计算、分析和试验的方法,也包括制造工艺中的新技术。(科技日报北京4月4日电 记者 矫 阳

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责任编辑:AP018

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