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“鲲龙”出海乘风破浪
   
 
 

7月26日上午,国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如蛟龙入海般划开海面,激起浪花翻涌。在海上完成机身回转、调整方向,旋即重新加速、机头上昂,又如鲲鹏上天一般腾空而起……AG600飞机在山东青岛团岛附近海域成功实现海上首飞。

作为国家应急体系的“空中利器”,水陆两栖大飞机“鲲龙”AG600,是为满足我国森林灭火和水上救援的迫切需要,首次研制的大型特种用途民用飞机。AG600飞机与C919、运-20并称国产大飞机“三剑客”,是我国航空工业坚持自主创新取得的又一重大科技成果。

试飞AG600是我国首次对水陆两栖大飞机进行全面、完整、系统地试飞,是完善我国试飞体系的里程碑。

水陆两栖救援高手

约9时28分,AG600飞机从山东日照山字河机场起飞,飞行约28分钟后抵达青岛团岛附近海域。10时14分,飞机轻盈入水,平稳地贴着海面滑行,回转、调整方向、加速、机头昂起……10时18分,宛如一条东方巨龙,迎浪腾空直插云霄。在安全飞行约31分钟、完成一系列既定试飞科目后,AG600飞机于10时49分顺利返回日照。

上半身是飞机,下半身是轮船,这个有着特殊外貌的庞然大物,就是我国自主研制的水陆两栖飞机“鲲龙AG600”。AG600飞机是为满足我国应急救援体系和国家自然灾害防治体系建设需要而首次研制的大型特种用途民用飞机,其性能达到世界先进水平。

“成功完成海上首飞,标志着我们向项目研制成功又迈出关键一步。”航空工业集团总经理罗荣怀表示,作为一型具有国际领先水平的大型水陆两栖飞机,AG600飞机将填补我国民用航空器和应急救援、自然灾害防治重大航空装备空白。

航空工业集团副总经理陈元先介绍,我国拥有丰富的林业资源,很多林区山势险峻、地形复杂、交通困难、气候条件恶劣,如果出现森林大火,地面人力难以第一时间有效扑灭,空中灭火效率比地面救援要高很多。同时,我国目前海上搜索救援能力还仅限于满足近海和浅海的海难救援需要,我国曾参与了马航MH370的搜救行动,就暴露出一些远海搜救的不适应性。随着我国中远海战略发展目标的实施,完善健全在中远海海域的搜救和保障体系的重要性也愈发凸显。

面对森林大火,它可通过在水面上短短20秒的滑行,就能一次汲水12吨,单次投水救火面积可达4000多平方米;面对海上灾难,AG600的飞行速度是救捞船舶、直升机救援速度的数倍以上,航程超过4000公里,一次可救援50名遇险人员。

水上试飞体系实现从0到1

2020年7月26日10时49分许,AG600飞机在完成一系列既定试飞科目后顺利返回出发机场。伴随着《歌唱祖国》的旋律,飞机通过欢迎水门,机长赵生报告顺利完成首次海上起降科研试飞任务。

在1000多公里外的航空工业试飞中心里,参与AG600飞机试飞项目的飞机所、发动机所、航电所、测试所、改装部和机务部成员彼此拥抱庆贺。

试飞是一个系统工程。如果将它比作一出舞台剧,试飞机组就是台前的演员,而飞机平台、发动机、航电、测试改装、机务、飞行组织系统及型号办等团队相当于灯光、道具、舞美,台前幕后缺一不可。

作为“总导演”,王诚华曾经在歼10、歼11、L-15、ARJ21-700等多个机型的试飞取证工作中担任主管或副总师。王诚华说,航空工业试飞中心最初承担的是军机的试飞取证工作,随着我国民用航空事业的发展,从新舟60到新舟600再到ARJ21-700,逐步形成了民机适航取证的完整体系。“但以往的试飞和适航取证体系都是针对陆上试飞,在AG600飞机以前航空工业试飞中心水上试飞可以说是一片空白。”

“填补空白”的重任,在王诚华、吴春麟、朱海龙、董巍组成的试飞总师团队指挥下,由一支精兵强将组成的“拓荒部队”挑起:试飞员陈明,有着6000多小时的试飞经验;飞机所课题主管郗超,是技术扎实、头脑灵活的“80后”,发动机所课题主管马争胜,在发动机试飞领域耕耘20余年;航点所课题主管赵俊茹,拥有着丰富的军民机试飞经验;改装工程师张波,做得多、说得少,不断追求技术创新……

2014年,AG600飞机试飞项目正式启动,赴加拿大培训、编制试飞相关技术文件、实施水上性能/操稳特性和任务系统试飞技术研究的预研项目,各项工作紧锣密鼓地进行。其中,预研项目涉及水上起降试飞技术研究、抗浪指标研究、救援/灭火任务系统试飞技术研究、水面测试技术研究等多项水上试飞关键技术,取得的成果成为我国开展水上试飞的奠基石。

适航取证试飞首先需要确定飞机适用的条款规章,AG600飞机水上试飞工作填补了我国民机适航审定试飞体系中水上试飞的多项空白。

“我国此前没有诸如水面最小操作速度、离水速度等规章要求。”郗超说,为了这次AG600飞机试飞工作,项目团队在对水上飞机飞行特点以及中国民用航空规章深入研究的基础上,结合国外培训经验,推荐制定了包括水面最小操纵速度、水面起飞航迹等在内的多项专用条件,目前这些专用条件已经获得局方的批准,可以说这些研究为AG600飞机水上试飞提供了“法律”依据。

“在明确了飞机需遵循的适航标准后,如何验证飞机与条款规章之间的符合性是另一重要的工作。”郗超说,为此项目团队在搜集大量国内外资料的基础上,在仿真模拟和水洞试验结果总结的基础上,完成了水面试飞各个科目的试飞方法研究,为AG600飞机水上试飞提供了技术支撑。

在试飞过程中,团队还不断提出合理化改善意见,帮助AG600飞机更好地实现预期目标。

据马争胜介绍,AG600飞机采用的国产涡轮螺旋桨发动机,是目前我国经过民用飞机取证且稳定性较好的一款发动机,但该款发动机并不是专为水陆两栖大飞机设计的。“针对水上和海上环境,在试飞过程中,要不断完善飞机的防腐蚀、防盐雾功能。”

2018年,项目团队在珠海进行陆上试飞时,飞机的2号发动机意外发生空中停车。随后在王诚华总师的带领下,项目团队第一时间展开对数据的分析,课题主管郗超首先发现发动机运行参数“似乎”一切正常,然而对停车前后数据仔细研究后判定是发动机的顺桨信号引发的停车现象。在经过对故障树详细分析后,最终发现空中停车故障是由于扭矩传感器出现锈蚀而导致发动机意外发出顺桨信号而导致。

“珠海空气湿度大、盐度高,对发动机造成了一定影响。这就是使用环境发生变化带来的新问题,”马争胜说,“在试飞过程中,要不断发现新问题,排除各种使用条件下可能产生的安全隐患。”

国产水陆两栖大飞机AG600的成功完成陆上、水上、海上首飞,实现了水上和海上试飞体系从0到1的突破。这是AG600飞机迈向交付使用的一大步,也是成为我国试飞领域里程碑式的实践。“接下来,我们还将和研发团队共同完成投给水改装、任务系统验证等工作,让AG600早日承担起灭火和救援的任务。”王诚华说。

三次首飞差别在哪里

普通飞机令人瞩目的首飞通常只有一次,为何“鲲龙”会有多达三次首飞?专家介绍,该机具有“水陆两栖、一机多型”多用途的特殊性,这决定了它与其他陆基飞机在首飞科目上的差异。

其中,陆上首飞和大多数其他类型的飞机一样,验证飞机的基本功能和飞行性能,是型号从图纸到实物产品的重要环节;水上首飞则是在湖面进行,验证飞机在面临突发火灾等自然灾害危机情况下,在浪高相对较小的湖面进行起降汲水等功能。而海上首飞主要检验飞机远海救援时,在海面条件下飞机的起降特性,检查飞机各系统在海洋环境下的工作情况,重点验证飞机海上抗浪能力、腐蚀防控等性能。同时针对海洋高盐度、高湿度环境下带来的腐蚀防护问题,对飞机防腐效果进行评估,对未来飞机执行远海货物运输、水上应急救援等任务的需要做好准备。

尤其是后两次首飞,虽然都是在水面上起飞,但海面与内陆湖面的巨大差异,给试飞工作带来巨大的挑战。

首先,水的盐度不同。水上首飞选择在湖面进行,湖泊中是淡水,盐度相对较低,对飞机各系统的腐蚀防护考验较小;而海上首飞在海上进行,海水盐度明显高于湖泊中的淡水,腐蚀性更强,对于试验机的防腐蚀要求更高。

第二,密度不同。海水密度大,湖水密度小,飞机在水中受到的浮力和起飞时需要克服水的“粘性”也会有差异。这种差异在飞机高速滑行时更为明显,尤其是降落时,在同等飞行条件(飞行重量、飞行姿态、飞行速度、下降率等相同)下,海水密度更大,飞机在海面降落时,海水对飞机的反作用力相对湖水要大,这种差异会让飞行员觉得比淡水水面“偏硬”。

第三,波浪不一样。内陆湖面一般是由风形成的风浪,是短碎波浪,浪高相对较小,且波浪传播方向一般与风向一致。因此飞机在湖上起降时,一般选择迎风迎浪起降。而海面上波浪类型多(由风形成的风浪、水下的整体运动形成的涌浪、大型船行波等),浪高大、能量大,不同类型波浪可能同时存在,而且传播方向不一致。同时,海面还伴有洋流和风等复杂因素,会使得飞行环境变得更加复杂。

两栖飞机在水面加速滑行过程中不可避免地会产生喷溅,若要在“波浪汹涌”的海面起降,喷溅会变得更加严重,可能造成飞机襟翼、螺旋桨等结构部件发生变形甚至损坏。为此“鲲龙”采用V型船体、加装抑波槽和导流板等措施,有效地抑制喷溅,对进入抑波槽的水流进行控制,降低喷溅高度和减弱喷溅冲击能量,保障了飞机在波浪海面上的起降安全。因此“鲲龙”海上首飞重点检验飞机喷溅特性、抗浪性、加速特性和水面操纵特性,检查飞机各系统在海洋环境中的工作情况,并收集海上飞行数据,为后续相关工作提供支撑。

此外,飞机在陆上起飞和降落时依托坚硬平滑的跑道和有缓冲作用的起落架系统,相对来说飞机的安全更有保障。而水上首飞和海上首飞都包括飞机“从空中降落到湖面或海面”和“从湖面或海面加速滑行升入空中”这两个阶段。尤其是海面起降过程中,由于浪涌的波动起伏更大,更容易导致飞机发生上下颠簸和摇摆,专业术语叫“纵摇”。如果纵摇发散,飞机就会像海豚一样上蹿下跳,也就是所谓的“海豚跳”,严重的话飞机会失控,一头钻进水里。另外海水的密度大约是空气的800倍,飞机在水上起飞时要想加速到离水速度,飞机的水动阻力特性就要设计得比较好,尽可能降低阻力系数,要使飞机在通过阻力峰时仍具有足够的加速度,以保证飞机短时间内加速到离水速度起飞。

而对于飞行员来说,海面环境比湖面环境复杂得多,飞行员只能基于对飞机飞行特性足够了解的基础上,通过丰富经验去决定是逆风降落、逆海浪降落,或者是正侧风、沿波峰等降落,有时或许是顺风降落才是最好的选择。

(综合新华每日电讯、央视新闻、环球时报)

   
发布日期〖2020-07-31〗    浏览〖238次〗
 
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