會飛又會遊,世界最大水陸兩棲飛機是這樣做到的
——總設計師黃領才詳解AG600
中國航空工業集團總公司3月29日宣布,國産大型水陸兩棲飛機AG600將于今年上半年進行陸地首飛,下半年進行水上首飛。目前,這款飛機正在緊張進行首飛前最後準備。
AG600是世界在研最大水陸兩棲飛機。其長37米,翼展38.8米。20秒內可一次汲水12噸,一次加油可投放的最大水量為370噸。
“這是一艘能飛起來的船,也是一架能游泳的飛機。”中國航空工業通飛副總工程師、AG600總設計師黃領才形象地説。把飛機與船合為一體具有巨大的技術鴻溝,AG600是如何做到的?
設計水陸兩棲飛機難在哪兒
“適應並控制相應的氣/水動耦合作用,是設計水陸兩棲飛機最大的難點。”黃領才説。
“水陸兩棲飛機接水和離水的過程,是在一個氣/水動耦合的環境下完成的。而業界對這個領域的分析方法和理論並不成熟,好多還處于探索中。”黃領才説。
同樣的截面積和速度,水的阻力大約是空氣的800倍。由于水面是波動的,相似準則與空氣不同,因此水動力特性與氣動力特性差別非常大。
“同時,與普通船體的最大區別是,水陸兩棲飛機的船體設計要有斷階結構,即滑行船體。飛機正是靠著這個滑行船體,才能實現在水面上航行、滑行、起飛、降落和水面機動。”黃領才説。
如何適應並控制相應的氣/水動耦合
2009年,國家立項批復了大型水陸兩棲飛機AG600的研制。在中國航空工業主導下,由航空工業通飛主承制、航空工業特飛所/中航通飛研究院作為總設計師單位“大協作”,全國150多家單位、十余所高校數萬人參與了研制。
如何讓AG600適應並控制相應的氣/水動耦合?
7年的研制過程,是無數次的計算、試驗、失敗、總結和驗證。為達到飛機良好的氣、水動匹配,飛機設計團隊採用氣/水動結構一體化設計技術,通過無數次數值倣真與風洞試驗,最終獲得優選的飛機氣/水動力數據。
“僅水池拖曳試驗就達一萬多車次。”黃領才説,為保證飛機在水面滑行的穩定性,在船體設計過程中,設計團隊充分考慮氣/水動在起飛、降落滑行的各個速度段的匹配,通過多輪水動力倣真分析與水池試驗,通過不斷優化外形與結構布局達到設計要求。
當然,AG600採用單船身、懸臂上單翼、“T”型尾翼及前三點可收放式起落架的船身式布局形式,都是為適應和控制相應的氣/水動耦合而為。
怎麼壓住高速滑行時的浪花
重53.5噸,最大水面起降速度100節(185千米/小時),AG600噴濺出的浪花會如同排山倒海。然而,過高的噴濺有可能損壞發動機、螺旋槳、襟翼等結構,影響飛行安全。
必須採取措施降低噴濺,這也是船體水動力設計中的一個難點。如何壓住高速滑行時的浪花?水動力團隊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、水準壓浪板、抑波槽等”。黃領才説,“通過理論分析對比結合大量的水池模型試驗,最終選定採用舭彎船體+抑波槽的方式,並達到了預設效果”。
“舭彎船體+抑波槽,就是在舭部位置安裝一個帶有排水孔的抑波槽,將高速滑行産生的噴濺引入槽內,再通過沿排水孔和出口排出。”黃領才詳解道。
即將首飛的AG600打著深深的中國烙印。據黃領才介紹,AG600的5萬多個結構件和2萬多係統件98%都是國內供應商制造提供的。機載設備90%國産,動力係統完全國産。
黃領才認為,通過AG600飛機的研制,中國航空人逐漸掌握了水陸兩棲飛機領域很多核心技術,既包括前期設計、計算、分析和試驗的方法,也包括制造工藝中的新技術。(科技日報北京4月4日電 記者 矯 陽)
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國産兩棲飛機AG600五月首飛
中國航空工業集團公司今天宣布,中國自主研制的大型水陸兩棲飛機AG600首飛機,目前正在緊張進行首飛之前的最後準備,計劃在今年5月實現陸上首飛。2017-03-30 09:13:20
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