分享:

AG600飞机“船体”里的奥秘!

2022-06-23 11:11 中国航空新闻网 航空工业通飞

AG600飞机是迄今为止世界上在研最先进、最大的水陆两栖飞机,而飞机能在水面高速滑行和自由起降需要克服强大的水阻力和波浪干扰,这又是怎么做到的?

今天一起来感受AG600“船体”的奥秘!

断阶设计

飞机从水上起飞,首先要克服水阻力和空气阻力,使飞机加速到起飞速度,从而实现离水、起飞。但是由于水的密度是空气密度的800倍,在同等条件下水阻力比空气阻力大得多,空气阻力随着速度的增大而增大,如果水阻力也同样随速度增大而增大,那么两者之和将大于发动机本身的拉力,飞机无法加速。

设计师在AG600机身下部的“船体”上设计了一个“台阶”,称为断阶,断阶的主要作用是将船体分割成前体和后体两个部分,前体前部和后体向上翘起,前体后部为主滑行面。低速时,前体和后体均与水接触,此时飞机主要靠水的静浮力支撑,当速度逐渐增大时,水动升力增大,船体抬升,前体前部和后体逐渐离水,到高速时仅有前体主滑行面与水接触。

同时,断阶还能变换船身水压由正变负处的水流,从而减少船身后部的吸力,这种吸力除了会增加起飞时的机翼负荷外,还是船身在水面滑行时产生海豚运动的主要原因。而断阶不仅能改变水压力,还使得后体有足够的空气流通量,这样就防止了离开断阶的水花升起或依附于飞机后滑行底面从而增加起降摩擦阻力。

飞机从静止开始加速,到起飞速度这个过程中,水阻力在低速时达到峰值,此后逐渐减低,即便空气阻力逐渐增加,也能够保证飞机始终具有加速能力。

抗浪性设计

作为一款先进的水上飞机,AG600必须要能适应复杂恶劣的海况,具有较高的海上抗浪特性,飞机能在最大浪高2m的情况下安全起降。

而水上飞机在水面运动时会溅起水花,称为喷溅。喷溅沿飞机两侧和后方运动,螺旋桨高速旋转,如果大量的喷溅冲击到螺旋桨或是襟翼等部件,会造成结构的损坏。由于螺旋桨和机翼基本处在船体的中间位置,因此抑制船体前部分产生的喷溅至关重要。

为满足高抗浪性能指标,设计师在船体前部设计了抑波槽结构,它能将机身船身在水上起降时产生的横向的喷溅水流变成纵向流动,降低驻点附近压力。

抑波槽是船体侧面的沟槽,外侧安装有抑波板,并开有减压孔。从船底产生的喷溅沿着船体面爬升,进入到抑波槽后,由于抑波板挡住了喷溅原来的流动方向,喷溅的流动方向被改变,一部分喷溅从减压孔流出,剩余的喷溅在抑波槽内旋转一圈后从抑波板下侧流出,从而避免喷溅影响发动机正常运转、襟翼功能和驾驶员视野。

水上飞机在复杂的海况中还必须有较强的生存能力,这就要求飞机船身具备抗沉特性。AG600全机9个水密隔框将整个机身分成8个水密隔舱,保证飞机在恶劣工况下任意相邻两舱破损进水后,船体和辅助浮筒(以及机轮轮胎,如果使用)的浮力提供足够大的正稳性余度。在极限风浪的海水及淡水中倾覆的概率减至最小,整个飞机的储备浮力系数不小于180%,最大限度保证了机身人员的安全。

机身设计

水上飞机在水面降落时,飞机承受较大的着水载荷。载荷越大,飞机就必须设计得越强,但随之重量也会越重。

除了限制飞机的着水速度和着水姿态外,设计师借鉴船身外形将机身下部设计成“V”型船身设计,从机头到机尾呈多曲变截面形状,这种形状可以最大限度地降低飞机着水时与水的接触面积,从而保证飞机在任何情况下着水时的载荷都比限制载荷小,这也是AG600飞机最大的特征,它能使飞机能像船一样能在水面自由漂浮而不倾覆,具备良好的横向稳定性。

同时为了克服飞机在水面滑行过程中出现的不可控制的海豚运动、弹跳或摇摆运动,飞机船身采用大长宽比设计,这极大的降低了降落时水面载荷对船身冲击,提高水上飞机在水面滑行时纵向稳定性,增强船身对水面波浪的抗干扰能力,更能适应恶劣的海况。

断阶、抑波槽、V形船体...有了这些特殊设计,水上飞机就可以在水面安全起降了!

责任编辑:intern2