中國自主研發的世界最大水陸兩棲飛機蛟龍-600有哪些強大技能?
出品| 網易新聞學院
作者| 鐵流
中國自主研發的世界最大水陸兩棲飛機蛟龍-600(AG600)和軍用運輸機運-20、民航客機C919一樣,蛟龍-600也屬於大飛機,它的到來標誌著中國大飛機三劍客終於聚齊!
(蛟龍-600機身長37米、翼展達38.8米,與波音737相當,是當今世界範圍內在研的最大一款水陸兩棲飛機。蛟龍-600擁有執行應急救援、森林滅火、海洋巡察等多項特種任務的功能。)
水陸兩棲飛機的黃金時代:從一戰到二戰
世界上第一架水上飛機由法國人在1910設計完成,一戰前夕,水上飛機主要執行偵察、巡邏和艦炮校射任務,也有作為進攻性武器的例子。
(早期的水陸兩棲飛機)
在一戰結束後至二戰前夕,民航業、興起,由於當時陸上機場數量有限,而且世界各地的機場跑道長度和質量參差不齊,水上飛機就有了用武之地。另外早期民航客機的安全係數也較低,一旦飛行中出現故障,水上飛機可以降落到海上檢修或等待救援。
二戰中,水上飛機在戰場上十分活躍,例如日本的水上飛機曾擊落過美軍轟炸機。
歐美擁抱噴氣式飛機,日本仍對水上飛機情有獨鍾
二戰後,噴氣式飛機時代到來,相比陸基民航客機,水上飛機的船型機身在氣動外形上處於劣勢,因而逐漸淡出歷史舞台。即便在軍用領域,不少西方國家也已經不再開發大型水上飛機。
以美國為例,由於擁有C-5、C-17等性能卓越的運輸機,且各類預警機也以成熟的民航客機為平台,使得美國對大型水上飛機的需求大減,即便是P6M「海上霸王」布雷飛機,也因為技術和經費原因僅生產了10架原型機後就終止了研製計劃。
相比於歐美,日本對水上飛機卻情有獨鍾。由於背負二戰戰敗國的烙印,日本在武器裝備研發上受到一定限制,加上日本是個海島國家,因而水上飛機就成為日本「曲線救國」的重要籌碼。
(日本US-2水陸兩棲飛機)
1967年,日本研製了PS-1水上飛機,共造了23架。1975年,日本研發了US-1水陸兩棲飛機。2003年,日本研發了US-2,就紙面數據來看,US-2的性能頗為出色。
製造和使用水上飛機,中國的經驗落後於人
相比於歐美日等國在水上飛機方面的製造和使用經驗,中國遜色不少。
建國初期,國內航空工業近乎一片空白,中國在50年代曾引進蘇聯的別-6水陸兩棲飛機供部隊使用。60年代末,隨著國內航空工業的進步,我國對別-6進行了改進,用國產渦槳-5發動機替換了別-6原有的發動機,並重新命名為青-6水上飛機。
(水轟-5)
1968年,中國開始研製水轟-5,水轟-5或多或少借鑒了別-6的設計,於1976年4月成功首飛,1986年交付軍隊。不過,由於中國在80年代缺乏先進的反潛設備,水轟-5隻能執行還是巡邏和搜救任務,加上水轟-5設計時間較早,在今天的眼光來看,設計上存在一些瑕疵,因而總共只製造了7架,主要用於海上巡邏和搜救以及飛行訓練。
尋求國外合作屢屢被拒,蛟龍出水還得靠自己
2006年初,中航工業特飛著手開展「水面飛行器用於國家應急救援」的論證,2007年11月正式向國防科工委上報了《大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機研製項目建議書》,2009年,蛟龍-600項目正式立項。
中國在水陸兩棲飛機上的研製和使用上和國外有一定差距,上一次研發水陸兩棲飛機還是1968年啟動的水轟-5,而且水轟-5生產的數量也非常有限,在過去技術儲備本身就有限的情況下,時隔30多年後啟動研發水陸兩棲飛機,難度可想而知。
蛟龍-600在研製之初就曾試圖從美國、俄羅斯、日本、加拿大尋求技術合作,然而各國均拒絕了中國的合作意向,殘酷的現實教育了國人必須自力更生。
(製造車間里的蛟龍-600的部分結構)
蛟龍-600隨後走上了全國大協作的自主研發之路,國內共有20 個省市、150多家企事業單位、十餘所高校的數以萬計的科研人員參與了項目研製。
對於蛟龍-600的際遇,中航工業通飛公司總經理曲景文感慨不已:「我們曾經尋求過(國外)技術合作,都被拒絕了,當我們的這款產品已經進入到今天的時候,相關(國外)公司主動來找我們,要求技術合作。當你沒有的時候,什麼都拿不到,當你有的時候,一切都改變了。」
全行業大協作托起了蛟龍
蛟龍-600採用了「主製造商—供應商」的世界主流研製模式,通過從供應商採購子系統集成組裝飛機,主製造商可以集中資源和精力投入整機設計、市場客戶對接環節,國外波音和空客等公司都採用這種模式。
在採用「主製造商—供應商」模式後,蛟龍-600的各個子系統由中航工業,及國內其他大型企業所屬相關單位研製。
(蛟龍-600機頭部分)
1、中機身:開創性利用了全孔系協調製造技術
中機身是大型飛機整體製造中的一大技術難點,西飛承接了蛟龍-600中機身的研製工作。為保障製造質量和項目進度,西飛開創了把全孔系協調製造技術應用在複雜中機身部件上的先河,突破了機翼薄壁高筋壁板噴丸強化與成型技術難關,高質量保證了翼身對接、起落架安裝焦點協調。
圖片來源:中航同飛
2、水路兩棲飛機的「頭」有點不一樣
成飛承接了蛟龍-600機頭大部件的研製任務,蛟龍-600機頭包括飛機座艙、前起落架艙等結構,共有5200 余個零件。由於是水陸兩棲飛機——飛機上半部分按照飛機結構設計,下半部按照船體結構設計,要保障氣動外形在飛行時具有較小空氣阻力,還要保障機體結構的水密性,這給設計和製造帶來了很大的難度。
3、「後半段」攻克複雜船體結構裝配工藝
蛟龍-600中後機身、後機身段的研製工作由陝飛承接。結合以往研製運八、運九等機型的經驗,陝飛攻克了複雜船體結構裝配工藝,大型機身蒙皮多層化銑等技術難關,完成了承擔的大部件試製工作。
4、3年研製出浮筒
中航工業哈飛向中航通飛華南公司交付了蛟龍-600的浮筒——水上飛機之所以能在水面上滑行很大程度上得益於浮筒,用3年時間成功研製出滿足蛟龍-600這樣的大型水上飛機需求的浮筒。
(蛟龍-600底部為船型)
在機頭、中機身、中後機身、後機身等大部件完成交付之後,中航工業通飛華南公司負責蛟龍-600得整機裝配工作。由於水陸兩棲飛機要求在水面上的阻力儘可能小,遇到大浪必須保持穩定,如果船型水線設計的不好,滑行的過程中會出現跳動,這對機身設計要求極高,為了完成設計,機身設計需要近萬次實驗。
在全國大協作模式下,國內各單位完成了5萬多個結構及系統零部件、近120萬個標準件的設計和製造。其中,五萬多個結構系統件98%都是中國企業或單位製造,780多項裝機的機載設備中90%是國產的。
(蛟龍-600完成總裝)
蛟龍-600有哪些強大技能?
1、巡航速度快,不錯失海上救援黃金時間
作為擁有海上搜救能力和森林消防能力的水陸兩用飛機,蛟龍-600的最大巡航速度為500公里/小時,前往1000公里之外的海難事發地來回只需要4個小時。
在海上救援中,救援艦船效率較低,容易錯失海上救援黃金時間。而直升機的飛行半徑有限,在距離海岸線較遠的海域,直升機就鞭長莫及了。
相比之下,蛟龍-600有4500公里的最大航程,能及時趕赴數千公里之外,而且最多可以搭乘50人。蛟龍-600的水面起降抗浪高度達到2米(設計指標是2.8米,出於謹慎起見保留了一些冗餘),換言之能在海浪高達2米時自由起降,可以儘可能多的拯救在海上求生掙扎求生的人的性命。
(蛟龍-600擁有強大的海上救援能力)
2、森林滅火:20秒內汲水12噸
除了強悍的海上救援能力,蛟龍-600還有很強的森林消防滅火能力。目前,國內森林消防主要使用直升機和小型固定翼飛機。但無論是直升機,還是小型固定翼飛機都存在搭載水量有限的情況,比如一般的直升機只能搭載1噸左右的水,而且重新裝水需要較長時間,這就降低了直升機滅火的效率。
蛟龍-600作為大型水陸兩棲飛機,可以一次性搭載12噸水,而且在將水投放後,可以在20秒內完成汲水12噸,隨後飛往火場滅火,這大幅提升了滅火效率。
(蛟龍-600森林救火模擬圖)
3、適應南海75%海況,從三亞到曾母暗沙只要4小時
此外,蛟龍-600對今後中國控制南海意義重大,相對於普通大型運輸機起降對跑道有一定要求,不僅能在陸地上起降,蛟龍-600在任何長1500米、寬200米、深2.5米的水域都能自由起降。
雖然中國已經在南海修建了數個有3000米左右跑道的機場,但南海還有眾多無法起降大型運輸機的島礁。而蛟龍-600高達53.5 噸的最大起飛重量,以及50人的載人能力,無論從人員輸送還是從物質運輸的角度上,對於中國捍衛南海權益大有裨益。
而且從過去眾多西方國家的先例來看,蛟龍-600也有很大的改裝潛力,可以根據不同需求,改裝成能夠滿足反潛、電子戰、海洋環境監測保護、資源探測的機型。如果電源等配套設備能撐得住,也有改造成預警機的可能性。
南海南沙群島的曾母暗沙
與國外同類產品相比蛟龍-600實力如何?
由於美國已經基本停止了大型水上飛機的研發,目前各國的水陸兩棲飛機主要有俄羅斯的別-200、日本的US-2、加拿大的CL-415。
俄羅斯的別-200最大起飛重量為36噸左右,機身長32米,翼展32米,機身高8.9米,最大巡航時速700公里,最大航程在4000公里左右。加拿大的CL-415最大起飛重量為20 噸左右,機身長近20米,翼展28米,機身高9米,最大巡航時速376公里,最大航程在2500公里左右。
日本的US-2在水上起飛的最大起飛重量為43噸,在陸地起飛的最大起飛重量為47噸。機身長33.4米,翼展33.1米,機身高9.8米,最大巡航時速480公里,最大航程在4500公里左右。
因此,全球最好的水陸兩棲飛機的頭銜爭奪則在蛟龍-600和日本US-2之間展開。
從機身尺寸和載重量來看,蛟龍-600明顯優於日本日本US-2。從水陸兩棲飛機的水面起降抗浪高度指標上,雖然日本US-2的指標為3米,但這個指標恐怕有一定水分,2015年4月,日本海上自衛隊一架US-2在訓練中起飛失敗,發生機體損壞、浮筒折斷、一具發動機脫落的嚴重事故。
(日本US-2訓練事故)
從運載能力上看,蛟龍-600的最大起飛重量比US-2大,機艙容積是US-2的1.5倍,這使得蛟龍-600擁有更強的運載能力,特別是一些具有較大尺寸的工程設備。從人員輸送來看,US-2最多能夠搭載20人,而蛟龍-600可以搭載50人。
在造價上,從印度政府將支付13.5億美元購買12架US-2飛機的新聞中可以判斷,日本US-2水陸兩棲飛機有著非常昂貴的造價。從中國裝備物美價廉的一貫特性,以及蛟龍-600高度國產化的情況來看,蛟龍-600的造價會遠遠低於日本US-2。
結語
總而言之,蛟龍-600是一款國內自主設計,以全國大協作方式實現高度國產化的一款性能優異的水陸兩棲飛機,不僅具有非常好的海上救援和森林滅火能力,還對中國控制南海具有一定意義。
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