4月20日
由我國自主研制的
大型水陸兩棲飛機AG600“鯤龍”
在京取得型號合格證
《中國航空報》第4044期刊發(fā)特飛所文章
《“鯤龍”：對海浪比個“V”》
多年來，見證著AG600一次次摶風(fēng)擊水，伴隨著大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機AG600“鯤龍”系列總設(shè)計師黃領(lǐng)才一次次介紹、科普，水動力對“鯤龍”在海天間暢行的關(guān)鍵性，越來越為大眾所熟知。
沿著“鯤龍”的每一程游弋回溯，我們走進(jìn)了位于湖北荊門的中國航空工業(yè)集團特飛所，在這里探尋高速水動力成功拓展和實踐的故事。
“如果肚皮先觸水，會痛得受不了”
半年時間、七八千次試驗、四五十個版本迭代——特飛所高速水動力實驗室內(nèi)，亞洲最長、速度最高的航空高速拖曳水池長510米。為了讓這架會浮游的飛機能夠破浪遠(yuǎn)航，AG600水動力專業(yè)團隊隨“鯤龍”反復(fù)丈量。
對于水陸兩棲飛機來說，由于水的密度遠(yuǎn)大于空氣，相同條件下，飛機承受的水阻力可達(dá)空氣阻力的800倍。同時，與陸地上剛硬堅實的跑道相比，波動不平的水面也會嚴(yán)重干擾飛機運動。
“飛機的穩(wěn)定性和快速性是必須最先驗證、保障的兩個基本性能?！盇G600水上起飛操縱運動數(shù)學(xué)模型優(yōu)化先鋒隊隊長、特飛所水動力研究中心全國青年文明號號長焦俊表示。
“如果垂直于船體中心線，把AG600船身層層‘切片’，我們將看到一系列開口大小不一、尖尖的‘V’字剖面?！苯箍〗榻B說。
“V”型船身、多曲變截面船體外形是AG600的最大特征。
“平板的滑行效率高——和打水漂一樣。如果向水面扔一個圓石球，一下就會扎進(jìn)去，只有扁平的小石片才可能穩(wěn)住、漂遠(yuǎn)。”焦俊說道。
“就像運動員跳水都是手先觸水，如果肚皮先觸水，會痛得受不了?！苯箍〈蛉さ亟忉專骸八訟G600船底并不是平面，而是像兩個平板拼起來呈‘V’型，能夠減小沖擊，讓飛機著水時像刀一樣劃開水面。”
此外還要保證機體良好的流線特性，這是對飛機的基本要求。
因此，AG600船身并非兩塊直直的平板，每層剖面的“V”字開口角度其實是連續(xù)變化的?！巴ㄟ^反復(fù)試驗，我們?yōu)椤H龍’設(shè)計出了獨屬于它的角度分布形式，形成多曲變截面。”焦俊說。
要想穩(wěn)，先給水設(shè)個“坎”要想在水面實現(xiàn)安全起降、滑行，抗壓抗阻能力也是水陸兩棲飛機必不可少的“出廠設(shè)置”。
斷階是AG600水動力專業(yè)團隊避免“鯤龍”被水面“吸”住，將其托舉出水的關(guān)鍵工具。它將船體前后分成兩部分，前體前部和后體向上翹起，前體后部為主滑行面。
“相當(dāng)于給水設(shè)了一個‘坎’。”中國航空工業(yè)集團一級技術(shù)專家、特飛所水動力研究中心主任吳彬介紹，當(dāng)AG600高速滑行時，斷階會使后體的部分船身下形成一層氣幕，隔開水流，大大減小該部分船體所受的阻力，還能夠像天平一樣通過平衡前后體，提升飛機水中運動的穩(wěn)定性。
為了保證飛機穩(wěn)穩(wěn)漂浮，團隊還為“鯤龍”套上了“游泳圈”——在AG600的地板與船體蒙皮之間，分布著7個水密隔艙。據(jù)特飛所水動力研究中心主管設(shè)計師、工程師高現(xiàn)嬌介紹，隔艙之間由水密艙板隔開，即使有隔艙破損進(jìn)水，也不會滲入相鄰艙導(dǎo)致飛機沉沒。
波浪——全員“公敵”
“水上首飛那天，看到AG600從水面到空中，再順利降落到水面，激起一層層浪花，感覺特別震撼?！备攥F(xiàn)嬌回憶道。
對于高現(xiàn)嬌和整個AG600水動力專業(yè)團隊而言，這是他們?yōu)閿?shù)不多可以欣賞浪花綻放的時刻——自投入AG600水動力專業(yè)項目以來，波浪始終是團隊全員抵抗的“公敵”。
根據(jù)近海使用需求，AG600的抗浪能力要達(dá)到2米，也就是能在最大浪高2米的情況下安全起降，超過了國際上同級別飛機1.2～1.5米的常規(guī)抗浪能力。
波高、波長、海水、淡水、風(fēng)速、風(fēng)向……這些變量如同一根根無形的絲線，牽動著AG600的每一個姿態(tài)，也讓AG600水動力專業(yè)團隊抽絲剝繭，編織出一個個應(yīng)對策略。
正如名字顯示的那樣，AG600上的抑波槽和抑波板因“抑制波浪”而生。它們能夠?qū)㈦S飛機運動而四下噴濺的浪花“收攏”，轉(zhuǎn)成縱向流動，避免浪花干擾發(fā)動機、襟翼功能和飛行員視野。
“水面環(huán)境復(fù)雜，單靠飛行員的隨機應(yīng)變進(jìn)行操作難度很大?！苯箍≌f，“所以不僅要通過構(gòu)型抑制波浪，還要能識別波浪，為飛行員決策提供指導(dǎo)?！?/span>
焦俊介紹，水上飛機的狀態(tài)參數(shù)、水面環(huán)境參數(shù)很多，相互之間耦合作用，對飛機水上性能影響非常復(fù)雜。團隊在實驗室中模擬AG600水面起降工況，針對每一個飛機狀態(tài)參數(shù)、水面環(huán)境參數(shù)與飛機水面起降性能的關(guān)系都會開展理論計算、實驗室試驗以及分析，從而構(gòu)建起飛機構(gòu)型參數(shù)、大自然輸入的環(huán)境參數(shù)與飛機輸出的動作姿態(tài)的關(guān)系。
然而，波浪瞬息之間變化萬千，不能保證船身同樣的位置總能對應(yīng)撞上同樣的波浪。
“撞上波峰、波谷還是波腰，都會造成不同的狀態(tài)?！碧仫w所水動力研究中心設(shè)計師、工程師王凡說道：“控制不了變量就可能造成數(shù)據(jù)異常。沒有好辦法，只能按照師傅的要求調(diào)試設(shè)備、重復(fù)試驗、分析數(shù)據(jù)。我們曾經(jīng)連續(xù)試驗了四天四夜?！?/span>
特飛所水動力研究中心全國青年文明號依然保持著“老帶新”的傳統(tǒng)。在特飛所水動力研究中心，青年員工入職后，會在老員工的幫助下到模型加工車間跟產(chǎn)，去試驗試飛現(xiàn)場實習(xí)?！坝辛巳鞒獭⑷芷诘恼J(rèn)知，才能更好地做設(shè)計，更好地在整個體系中定位自己的工作。經(jīng)過青年文明號的培養(yǎng)，每個人都能獨當(dāng)一面?！苯箍∽院赖卣f。
“鯤龍”出水，青年扎根。2023年，特飛所水動力研究中心被認(rèn)定為全國首批“二星級全國青年文明號”。
破譯每朵浪花蘊含的語法，探求每片湖海承載的生機，水動力奔涌不息，將激蕩出“國之重器、救民水火”源源不斷的航行動力，與昂揚蓬勃的生命動力。
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