《焦点访谈》专题报道AG600,总师黄领才校友讲述研制过程,​特邀我校教授夏品奇进行专家解读

发布时间:2019-03-05

10月23日,央视《焦点访谈》播出专题报道,聚焦最近水上首飞成功的、中国自行设计研制的大型水陆两用飞机AG600,挖掘首飞成功背后的故事。节目主要通过对AG600总设计师、我校84级校友黄领才的访谈,介绍了这架世界在研的最大水陆两用飞机的优势特色以及研制背后克服的大量技术难题。

其中,节目特邀我校航空宇航学院院长夏品奇教授进行了专家解读,夏品奇对飞机的功能设计、尤其是救援功能进行了点评。

现将节目图文整理转发。

“鲲龙”AG-600,和运20、C919一起被称为中国大飞机的三剑客,它既是中国自行设计研制的大型水陆两用飞机,也是世界在研的最大的水陆两用飞机。为什么叫“鲲龙”?这个名字的意思很明白:上天则为鲲鹏,入水则为蛟龙。作为一架水陆两栖大飞机,去年底“鲲龙”已在珠海顺利实现了陆上首飞,但它还必须经历水上首飞的起降考验,才能够称得上水陆两栖。10月20日,“鲲龙”在湖北成功滑水起飞,在水上也交出一份亮眼的首飞答卷,真正成为“会‘游’的飞机”和“会‘飞’的船”。

陆地滑行、进入水中、在水中加速、机头昂起,10月20日8点51分,“鲲龙”AG600从水面腾空而起。平稳飞行14分钟后,9点05分,着水降落,随后又滑行到陆上。 

“鲲龙”AG600此次水上首秀,备受瞩目,因为区别于此前的飞机,它是我国首款大型水陆两栖飞机。

“既能在陆地上起降,又能在水面上起降”,为满足这个特性,  AG600飞机机身上部是飞机设计,机身下部被设计成“V”型高抗浪船型机身。独特的AG600,可以说是一艘会“飞”的船,也可以说是一架会“游泳”的飞机。

 中航工业通飞AG600项目首飞机长赵生介绍:“水上降陆上起,水上起陆上降,或者是全在陆上起降,全在水上起降都没有问题,这就是咱们飞机最大的优势。”

 高12.1米,机身长度37米,翼展38.8米,机身外部尺寸与波音737相当;最大起飞重量53.5吨,最大航程超过4000公里。水面上此次首飞滑行距离672米,陆地上首飞起飞滑跑距离420米,而大型客机一般需要1000米以上。

水陆两栖的AG600,听起来很酷,做起来却很难。

中航工业通飞AG600项目总设计黄领才说:“实际上是跨越了两种介质进行飞行。作为水陆两栖飞机,就要从空中入水,或者起飞,从水中离开再升到空中,跨越两种介质的时候,在气水交融的状态下,有很多这种耦合的特性,难度是非常大的。”

 相比陆地传统跑道,在水面这个特殊的跑道上,如何稳得住、飞起来、降下去,是“鲲龙”AG600的核心技能,也是技术的难点所在。

 要在水中起飞,飞机必须要滑行,然后加速起飞,但是,传统陆地跑道比较刚硬,飞机姿态容易稳定,在水里,受到波浪等影响,在滑行和加速过程中,飞机保持状态稳定和平衡就是一个大的难题。

不仅要保持平衡和状态稳定,AG600项目总设计师黄领才指出,对于船舶来说,一般民用船舶速度在每小时30公里左右,高速的快艇也只能达到每小时70公里左右,而底部是船体的AG600要在水上起飞的离水速度,必须达到每小时180公里左右,这也是陆上起降的速度,这给AG600的设计提出了新的挑战。

黄领才说:“水的阻力大家都知道,密度是空气大约800倍一个关系,在这样一个条件下,要想把速度提高,飞机首先阻力特性要好,阻力要小。”

 要保证行进过程中的稳定和平衡,还要保障起飞的速度,就必须减轻飞机在水中的阻力,这样就要求AG600的外形像赛龙舟皮划艇一样,机身细长,但是作为运输机,AG600又必须要有装载的空间。如何解决这个矛盾?在飞机外形设计上,研发团队下了不少功夫。

黄领才介绍,他们至少重新设计了三款模型不断改进,整个水动力,做了10000多次的试验,飞机的船体部分,是变截面的,每一个截面微型船体的参数都在变化,从机头到机尾,是双曲线的,随着斜升角的提升,曲面也在变化,是多曲变截面这样复杂的一个船体外形设计。

 除了上下颠簸,因为不同于常规的大船重心在船底,AG600的重心却在上部的机身,受到风向等干扰,就会导致飞机在水中滑行时,形成横面上左右的倾斜,这样,机翼很容易入水造成事故,针对这个问题,在AG600两侧机翼下方设置了两个浮筒,来保持平衡。

 浮筒作用很重要,但是对飞机在水中,特别是飞机降落时的姿态要求也很严格。如果横倾角度过大,使单侧浮筒触碰水面,甚至没入水中,将引起飞机严重的偏航,或者造成浮筒断裂脱离,使飞机侧向倾覆,会给飞机水面起降带来严重风险。多次试验后,飞行员找到了最佳姿势和俯仰角度。

作为两栖飞机,AG600同时也要满足陆地的起降。在陆地起降主要靠起落架,AG600飞机底部为船底外形,机翼为上单翼,为保证船身式机体的水动性能和不破坏汲水舱的底部结构设计,机身中部左右两侧的两个起落架,也就是主起落架不能像其他运输机或民航客机收藏于机腹或机翼内,针对这个矛盾,AG600设计了悬臂外伸式高单支柱起落架布局,把起落架收藏在机身侧面的整流罩内,飞机着水时,起落架就收起来。这个设计对气动外形、滑水性能、飞机侧翻角、收放运动机构设计提出了很高的要求,针对这个问题,科研人员先后就设计了7种起落架的方案。

 从2009年立项,到  2018年10月20日,9年之后,“鲲龙”AG600飞机终于成功完成水上首飞。而通过一系列独特设计,水陆双栖的AG600,能够在水中和陆上自由起降,这项本领在海上救援中大有用武之地。

在海上救援中,如果事发位置在距海岸线超过300海里以外的中远海,大部分直升机由于航程的原因只能望洋兴叹,而船舶要经过十几个小时甚至更久才能到达,就会错过救援的黄金时间。AG600不但可以快速到达事发区域,还能在浪高2米环境下实施海上救援行动,一次可救援50名遇险人员。

 黄领才表示,AG600的经济巡航速度480公里,也就是说1000公里以外,两个多小时就可以赶到,可以在最短的时间内抵达事发现场,救生人员可以到水面把遇险人员直接救到飞机上。

南京航空航天大学教授夏品奇认为,AG600大大拓展了救援的速度和范围,对于完善我们国家应急救援体系将会起到重大作用。

除了海上奔袭救援外,水陆两栖飞机还有一个独门绝技,那就是空中灭火。除了地面注水系统,AG600飞机配装有快速汲水系统。在广阔的水面上,滑行速度加速到120公里到150公里之间,飞机就可以把汲水斗打开,靠飞机的速度,最快20秒内就可以汲满12吨水,快速到达火场上空后,水箱舱门打开,12吨水在4秒钟就可以全部释放。这项功能,可以大大提升森林灭火效率,尤其在偏远林场。

 目前在世界上,研制和装备大型水陆两栖飞机的国家主要有俄罗斯、日本、加拿大等少数几个国家。而研制大型水陆两栖飞机,不仅是我国航空技术发展的必然,更是国家战略需求的体现。随着技术的进一步完善,在保证海上救援能力的前提下,AG600的功能还可以进一步拓展,具有海上运输、巡逻、执法及维权等能力。

 黄领才说:“在漳河水库,风浪一般只有最大到0.5米,我们的设计指标要到2米,随着后续科研试飞的开展,我们还要尽早实现海上试飞,真正到海上去起降,去见识大风大浪。”

“鲲龙”AG600成功实现水上首飞起降,为我国大飞机家族再添一名强有力的重量级选手。而“鲲龙”一飞冲天的背后,不仅是“中国制造”,更是诸多“中国创造”的集合,是中国产的航空发动机由“基本可用”向“基本好用”的迈进,是起落架、机体结构等一系列技术难题的突破。在“鲲龙”的研制过程中,也遭遇到了国际上的技术封锁。面对着一系列关键领域卡脖子的技术难题,一次次的失败,一次次的柳暗花明,才有了今天在设计、制造等核心技术的完全自主知识产权。这个过程,也又一次提醒我们,要取得科技关键领域的长足进步和实力提升,我们必须也只能走自主创新之路。

—— 转自南航新闻网