[科普中國]-總設(shè)計師黃領(lǐng)詳解AG600：最大水陸兩棲飛機這樣做到

中國航空工業(yè)集團總公司3月29日宣布，國產(chǎn)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后準(zhǔn)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(nèi)可一次汲水12噸，一次加油可投放的最大水量為370噸。

“這是一艘能飛起來的船，也是一架能游泳的飛機。”中國航空工業(yè)通飛副總工程師、AG600總設(shè)計師黃領(lǐng)才形象地說。把飛機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)計水陸兩棲飛機難在哪兒

“適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動耦合作用，是設(shè)計水陸兩棲飛機最大的難點?！秉S領(lǐng)才說。

“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(huán)境下完成的。而業(yè)界對這個領(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。

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(zhǔn)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(qū)別是，水陸兩棲飛機的船體設(shè)計要有斷階結(jié)構(gòu)，即滑行船體。飛機正是靠著這個滑行船體，才能實現(xiàn)在水面上航行、滑行、起飛、降落和水面機動。”黃領(lǐng)才說。

如何適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動耦合

2009年，國家立項批復(fù)了大型水陸兩棲飛機AG600的研制。在中國航空工業(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)計師單位“大協(xié)作”，全國150多家單位、十余所高校數(shù)萬人參與了研制。

如何讓AG600適應(yīng)并控制相應(yīng)的氣/水動耦合？

7年的研制過程，是無數(shù)次的計算、試驗、失敗、總結(jié)和驗證。為達到飛機良好的氣、水動匹配，飛機設(shè)計團隊采用氣/水動結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計技術(shù)，通過無數(shù)次數(shù)值仿真與風(fēng)洞試驗，最終獲得優(yōu)選的飛機氣/水動力數(shù)據(jù)。

“僅水池拖曳試驗就達一萬多車次。”黃領(lǐng)才說，為保證飛機在水面滑行的穩(wěn)定性，在船體設(shè)計過程中，設(shè)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，通過多輪水動力仿真分析與水池試驗，通過不斷優(yōu)化外形與結(jié)構(gòu)布局達到設(shè)計要求。

當(dāng)然，AG600采用單船身、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(yīng)和控制相應(yīng)的氣/水動耦合而為。

怎么壓住高速滑行時的浪花

重53.5噸，最大水面起降速度100節(jié)（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(fā)動機、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，這也是船體水動力設(shè)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、水平壓浪板、抑波槽等”。黃領(lǐng)才說，“通過理論分析對比結(jié)合大量的水池模型試驗，最終選定采用舭彎船體+抑波槽的方式，并達到了預(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打著深深的中國烙印。據(jù)黃領(lǐng)才介紹，AG600的5萬多個結(jié)構(gòu)件和2萬多系統(tǒng)件98%都是國內(nèi)供應(yīng)商制造提供的。機載設(shè)備90%國產(chǎn)，動力系統(tǒng)完全國產(chǎn)。

黃領(lǐng)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(lǐng)域很多核心技術(shù)，既包括前期設(shè)計、計算、分析和試驗的方法，也包括制造工藝中的新技術(shù)。（來源：科技日報）