【通航观察】中国飞机制造从水上飞机起步 - 海洋观察航空器技术

陌羡尘 · 发表于海洋技术发展 2024-5-8 21:34:25

1910年，在陈独秀创办的《新青年》杂志上有过这样的报道：“是年万国飞机制造大会。与会者西洋有英法德美四国。而代表亚洲者，唯中华谭君一人而已。谭君携自制之水面飞行机赴赛。竟获首选。当时列强中。能发明水上飞机者。只英法德美数国。而谭君竟夺首席。欧美报纸。哄传殆遍。咸谓谭君非特中华飞行界第一人。且应执全世界飞行家之牛耳。”

随后，北京政府海军部在马尾福建船政局内设立飞机工程处，开始水上飞机制造，这一年是1918年春。以留学英、美回到祖国的第一代“海归”们为技术骨干，并在工人中挑选数十人加以训练、掌握制造飞机之工艺。1919年8月，中国海军设计制造成功第一架水上飞机——“甲型1号”初级教练机横空出世。1922年8月，上海江南造船厂设计制造出世界上第一个水上飞机浮动机库——浮坞，成功解决了水上飞行停置和维修的难题。从1918到1930年迁往上海的12年间，海军飞机工程处陆续设计制造出教练机、海岸巡逻机、鱼雷轰炸机等不同用途的飞机15架，它们共同的特点是多数为水上飞机。

时间荏苒，2009年中传来好消息：大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600已获国务院立项，正式进入研发阶段。经过短短几年，AG600顺利实现总装下线。2016年11月，首次以真机亮相第11届珠海航展，12月30日完成联调联试，正式交付试飞中心。2017年2月13日，全部4台发动机首次试车成功。目前飞机正在进行陆上首飞前的各项试验，计划在今年上半年实现陆上首飞。

早期民航，远程跨洋飞行靠水机

一次大战后，航空运输业务逐渐发展，但开始只限于欧美大陆范围。分割几个大洲的海洋，成为进一步发展航运业的难以逾越的障碍。上世纪30年代，在英国、德国和美国等航空发达国家出现了大型水上飞机，成为跨洋飞行的主角。

“帝国飞船”名扬天下

“帝国飞船”（1936年6月首次试飞）是肖特兄弟公司为满足民航运输发展的需要而研制的一种中程、四发单翼水上飞机，强调在大英帝国当时的核心航线上飞行的实用性，总共生产了42架。和它一起研制的还有桑德兰海上巡逻轰炸机（二战中大量使用）和后来的“梅奥组合”子母飞机。有了这种水上飞机，帝国航空公司能提供从南安普顿出发到大英帝国范围内的联运服务。到1937年中，帝国航空公司在大英帝国版图内完成了第1000次飞行。1938年还开辟了英国经过印度和中东到达澳大利亚的航线。水上飞机与当时尺寸相当的陆基飞机相比，虽然飞行速度较慢，但却安全、舒适且深受乘客欢迎。在30年代末，从英国出发每周都有航班飞往埃及、印度、东非、南非、马来西亚和澳大利亚等地，各条航线上生意出奇地好，水上飞机进入黄金时代。

帝国航空公司还和肖特飞机公司合作，共同开发子母飞机计划，即在大型船身式水机背上驮一架小型装浮筒的水机，当大飞机飞行到安全高度和速度后，利用弹射发射装置，使两架飞机分离，运载机返回，小飞机继续远程飞行。这是让两架飞机以接力方式共同完成远程航空邮政运输的办法，在当时也算是一种创新。

30年代最大的水上飞机

——德国的Do X

20世纪20年代末，世界飞机工业技术日趋成熟，一大批巨型飞机应运而生，其中最著名的是德国人道尼尔设计的船身式DoX水上飞机。

DoX飞机翼展48米，起飞重量52吨，单台功率525马力的12台发动机成6对前后排列，螺旋桨也前后都有，前拉后推。整个机身分为三层，顶层为飞行控制室、机组成员区、无线电室；中层为旅客舱，提供膳食和住宿；底层储存燃料和行李。客舱有长18米的大厅，舱内陈设豪华，设备精美，比“齐伯林”飞艇有过之而无不及。1929年7月12日，DoX完成了处女飞行。1929年10月21日，159名员工、新闻记者和10名机组成员共169人，一起登上了DoX，总起飞重量达44.768吨，飞机起飞后成功飞行了53分钟。这次是DoX的第42次飞行，创造了一个非官方的载客量世界纪录，直到20年后年才被美国洛克希德公司“宪法”军用运输机打破（搭载了168名乘客和11名机组成员）。

到1930年2月20日，DoX的试飞宣告完成，共进行71次起落，累计飞行37小时，交付德国航空研究院验收。可惜生不逢时，在接下来的一周里，美国华尔街股市崩盘引发了世界性的经济危机。1935年5月末，DoX移交给德国柏林飞行博物馆。二战期间，盟军对柏林的轰炸日趋猛烈。1943年11月，英国轰炸机的炸弹直接命中了DoX，结束了这个当时世界最大水上飞机的传奇。

首开美、中客运航线的

“中国飞剪”号

在20世纪30年代著名的水上飞机中，除英国“帝国飞船”、德国DoX外，还有美国“飞剪”号（Clipper）。“飞剪”是美国泛美航空公司1931～1946年期间用于开辟国际航线的远程飞行的水上飞机的总称，包括3家制造商的4种飞机，它们是西科斯基公司的S-40（3架）和S-42（10架）、马丁公司的M-130（3架）和波音公司的B-314 （12架），总数28架中除3架交付英国外，其余25架全部在泛美航空公司运营。

在3架M-130中，有一架命名为“中国飞剪”号（China Clipper），成为美国跨太平洋航运的开路先锋。M-130是一种上单翼水上飞机，装4台功率为830马力的普惠公司“双黄蜂”发动机，最大巡航速度262千米/时，航程5150千米，白天最多能容纳43名乘客，夜晚飞行改成卧铺布局则带18人。

1935年4月，泛美航空公司赢得美国政府经营跨太平洋航空邮运的合同，于10月批准它承运美国-菲律宾群岛之间的客邮运输，期限25年。这一年11月22日，泛美公司第一次用“中国飞剪”号开辟了美国-菲律宾邮运航线。1937年4月21日，泛美航空公司获准以“中国飞剪”号飞机同时载运邮件与乘客从美国旧金山首飞澳门，6天后，完成了历史上第一次美国—中国澳门的定期航班服务。一个星期之后，由美国飞往香港的定期航线服务也同时展开，自此以后，开始了频繁的美国与亚洲之间航班服务。

1936年泛美航空公司开始招标，要求研制一种四发远程水上飞机。波音公司在XB-15的基础上，利用其机翼和发动机，提出314型设计方案。314型机长32.2米，重37吨，在当时确实是庞然大物了。设计上的不断改进使314型飞机愈发精致。在和M-130和S-40、S-42水上飞机的竞争中，波音公司以314型赢得泛美航空公司的12架订货。314型航程达到7880千米，使之能跨洋飞行，开辟新航线。随后，泛美公司把314型用于北大西洋航线，开辟了旧金山-香港等新航线。

二战以后：

苏联、加拿大、日本兴趣不减

二战期间，陆上机场数量急剧增加、质量大幅改善，飞机的性能与可靠性也显著提升，同时空中加油技术逐渐成熟，加之水上飞机不能适应高速和超声速飞行、机身结构重量较大、抗浪性能要求高等缺点，这些因素使得水上飞机的优势慢慢消失，水上飞机的地位开始受到影响，军用水上飞机逐步淡出，而民用水上飞机的主要用途则从运输转移到救护与消防等方面。据不完全统计，上世纪30年代前后各国的水上飞机型号至少有650余种。但二战结束后，到七八十年代，仍在发展的水机计划只有苏联/俄罗斯、加拿大和日本几家公司的寥寥数种。

苏联/俄罗斯

苏联/俄罗斯对水上飞机的研制由来已久，著名水上飞机设计师别里耶夫在从上世纪30年代以来，推出很多型号，如MBP-2近距水上侦察机、别-2、别-4、别-6、别-8、别-10、别-12 、A-40“信天翁”水上飞机或水陆两栖飞机，大多用于军事目的。在20世纪90年代中后期研制了小型别-103水上飞机，该机主要用在短距离航线上，可以到达其他运输工具难以到达的河流、湖泊等地域。在90年代初期开始研制被称为A-40“信天翁”缩小型的双发涡扇多用途别-200水陆两栖飞机，首架别-200原型机于1995年开始生产，1996年9月出厂，1998年9月24日首飞，2000年取得森林消防飞机认证，2003年7月31日，俄罗斯紧急事物部订购的7架中的第一架首次交付。2006年以来，根据外国的请求，别-200多次到意大利、印尼、希腊、葡萄牙等国执行灭火任务，表现良好，受到各国的赞誉。

别-200采用与A-40一样的常规布局，悬臂式后掠上单翼，展弦比较大。尾部为T形翼，采用常规的方向舵和升降舵设计。中翼后上方并列安装有两台由“进步”发动机公司研制的D-436PT型涡轮风扇发动机，单台推力73.6千牛。出口型可根据用户要求选装西方国家的动力装置。机身为全金属半硬壳结构，底部为船体设计，起落架为前三点式。

别-200不仅可以从短距离混凝土跑道、一般性湖泊水面上起飞，而且还可以从崎岖不平的土路上起飞。此外，该型飞机在执行灭火任务时可以从河流、湖泊及海洋直接取水。

座舱位于机头上方，客机型可载64名旅客或10～52名头等舱和二等舱旅客。其灭火机型水箱装在机舱中部，水容量12立方米，另外还有一个1.2立方米的液态化学剂箱。能在浪高1.2的海面上吸入12.5吨水。加满油后，该机可从机场起飞飞至相距200千米处的水库吸水，然后飞往相距10千米处的火区，来回吸水灭火，共可投水320吨。若机场至水库和水库至火区的距离各为200千米和50千米时共可投水140吨。

2016年8月，应葡萄牙方面要求，俄罗斯紧急事物部航空队的2架别-200前往灭火，扑灭了两处总面积达1200英亩的森林野火。由于俄罗斯对水上飞机坚持不懈地开发研究，形成了性能良好、种类齐全、服务配套的水机系列。目前，俄罗斯在水上飞机领域相对西方有10年以上的技术优势。

加拿大

加拿大国土面积995.6万平方千米，森林覆盖率达46%。二战以后，一些剩余的军用飞机被改造成“投水轰炸机”，用来灭火。

上世纪60年代开始，加拿大飞机公司（后并入庞巴迪公司）研制了一种CL-204活塞式水陆两用森林灭火机，经修改后成为CL-215，1967年10月投入使用。CL-215每次可载运5440千克水，这些水可用一根压力管抽取，也可以在飞机沿水面高速滑行时用一根可收入的探管汲取，飞临火场上空时再把水投放下去。CL-215共售出125架，其中70%在欧洲，使用的国家有法国、西班牙、泰国、希腊、委内瑞拉和南斯拉夫等。

80年代末，公司提出换装加普惠公司PW123AF涡桨发动机的方案，称CL-215T。1991年10月，公司开始对CL-215的全面改进计划，产生了世界上最先进的森林灭火飞机CL-415，更新了各系统，改进了结构，提高了抗腐蚀能力。改进后的飞机速度提高30%～40%，灭火效率提高一倍。CL-415可在掠过水面的10秒钟内自动汲满水。该机可从距火场10千米的水面取水，1小时内可作业9次，运送55170升水或灭火剂。除灭火外，CL-415还可执行海上巡逻、渔政监督、控制非法移民、缉私等多种任务。截至2015年，共交付了95架CL-415。2016年10月，CL-215/-415的适航证转卖给加拿大维京航空公司。

日本

日本是个群岛国家，有近30000千米海岸线，拥有众多的海上利益。因此，独具特色的水上飞机深受日本军方青睐。早在1967年，日本就自行研制了国产PS-1水上飞机，共造23架。然而，由于该机飞行高度太低、最大航程过短、飞行速度有限，最后在20世纪90年代全部淘汰，换装新明和公司改进的US-1/-1A，共交付20架。US-1A能在浪高3米、风速25米/秒的情况下顺利下水，最大航程超过3000千米。

上世纪90年代，日本海上自卫队寻找拨款研制后继机，但不够研制全新的飞机，因此1995年开始研发US-1A 的改进型，改进的重点是着水和离水的操纵性能，还有机载设备。改进型采用了电传操纵系统、综合仪表板和增压式座舱，换装了罗罗公司AE2100发动机，螺旋桨由3叶改成6叶，减轻了主翼、消波板和浮舟的重量。它的整体性能有了质的提高：飞行高度几乎是前者的两倍，达到6100米；飞行速度由原来的490千米/时提高到555千米/时；最大航程由原来的3800千米增加到4600千米；水上滑跑起飞距离却整整缩短了38%，由735米减少到460米，而水上着陆最短距离减至220米（载重36吨）。

US-1A改于2003年12月18日试飞，军方订购7架，称US-2。

US-2不但能够执行搜救任务，而且能够执行海上巡逻和反潜等任务。它使用玻璃驾驶舱，增加了海上搜索营救的可靠性。提高了飞行性能，减少了驾驶员的工作量，并使原来3人机组减为现有的2人。加装了压力机舱系统，成为世界上第一种装有增压舱的大型水上飞机，使US-2能飞到9000米以上。采用高频/甚高频/超高频和卫星通信系统、全球定位/惯性导航系统、目标搜索雷达和前视红外夜视装置及“海上霸王”雷达，从而能够在恶劣天气条件下执行巡逻、救援和反潜等任务。

从2012年开始，日本向印度销售US-2，试图打开一个出口装备的缺口，2016年安倍访印期间本以为可以做成这笔生意，但是由于日方技术转让要求苛刻、开价太高，加上印度决策程序缓慢，至今没有结果。

水上飞机的未来

二次大战后，由于喷气技术的使用，水上飞机的发展速度明显落后于陆基飞机和舰载飞机。但一些军事专家们认为，水上飞机并未过时，在未来的战争中，机场和陆基飞机都是敌方重点摧毁的第一批目标，较易陷于瘫痪，而水上飞机则可事先分散隐蔽在江河湖海之中，可以免遭打击。为了克服水上飞机存在的气动性能不好、自身结构重量大、飞行速度慢等不适合现代战争需要的缺点，研制单位在积极探讨改进办法。

目前，美国、俄罗斯等国都有研制新型水上飞机的计划。

美国洛克希德飞机公司为美军设计了一种未来新型军用水上飞机的方案。该机采用无尾双三角翼气动布局，在机翼根部设有一个很长的拱形大边条，用以改善大迎角飞行和起降时的气动性能。在水上起降时，水的浮力是分散在机体及其固定翼上的。两台发动机高置于机身背部，以避免溅起的海水被吸入进气道内。该机还将装备先进的电子系统和空战、空对舰导弹及反潜的武器等。

英国《简氏防务周刊》2007年12月报道，由美国国防部先进研究计划局（DARPA）投资，密歇根州大学一个小组成功开发了一种电力推动的“飞鱼”自主式的水上飞机，可以在水上起飞和着陆，能利用GPS技术沿着预先制定路线飞行，用于海上持续监视计划。

俄罗斯在积极推销别-200水机的同时，还计划研制别-112型两栖飞机以及起飞重量超过1000吨、翼展达到150米的超大型两栖飞机，以便开展民间大型货物和大量人员的航空运输以及运送大部队及大型军事装备。

据《俄罗斯航空新闻网》报道，俄航空科研部门已经设计出一种新型水陆两用飞机别-2500（正式名称是“超重两栖地效飞机”，属于地效航空器），起飞重量为2500吨，最大负载1000吨，相当于10架美军最先进的C-17“全球霸王”运输机的运力总和。

有消息说，目前俄罗斯有多种不同种类的实用型地效飞行器在试验中，如起飞总重1.6吨、速度200千米/时、航程400千米的双座教练型“雨燕”；起飞重量2.85吨、速度140千米/时、航程500千米的8座两栖客运型“伏尔加2”；起飞重量140吨、速度400千米/时、有效载重20吨、航程1500千米的两栖突击型“小鹰”；起飞重量400吨、速度500千米/时、有效载重60吨、航程3000千米的“鹞”海军用地效飞行器等，但都还需要进一步完善。

俄罗斯见诸报端的研制计划还有：一种可在水面或平坦陆地起降的飞碟状航空器，机身是一个像铁饼似的圆盘，两侧有很短的机翼，后部有向外倾斜的双垂尾，所有的客货以及发动机和机载设备都装在上凸的盘舱内，该机的遥控缩比模型已进行飞行试验，并正在制造有效载荷2.5吨或载客18～20人、起飞重量为9吨的试验机，而起飞重量40吨、120吨和600吨的方案也在研究之中；一种代号“澳洲野狗”（Dingo）的多用途轻型水陆两栖飞机，外形独具一格，采用短机身、下单翼、平行的带充气气囊的双尾梁、Π字形尾翼的布局形式，采用上下布局的涡桨+涡扇发动机安装在短机身的后部，采用气垫起落系统，滑行时可在机腹下形成气垫，能够在简易机场、草地、河谷、沙滩、沼泽、公路、冰雪场地及自然水面起降，可用于巡察管线和电力线，从事搜索和救援，进行空中摄影、农林和清除化学药物等作业。

中国水上飞机再次起飞

新中国的水上飞机部队成立于1955年，当年我国从前苏联手中接过6架别-6型水上反潜飞机，由此海军组建了我国唯一一支水上飞机大队。1969～1970年期间曾对别-6加以改进，用国产涡桨5发动机替换原来的苏制发动机，性能有明显改善，取名青6，已退役。1968年水上飞机研究所开始筹建，同年12月水轰5型水上飞机正式研制，项目由航空工业特飞所、哈飞负责试制。用以代替别-6飞机。当时水轰5设计意念是要我国自行生产新一代大型远程水上巡逻反潜轰炸机,主要用于反潜、攻舰、海岸巡逻、搜索救护等。水轰5型于1976年4月3日首次试飞成功，然而好亊多磨, 一度由于研制进度及经费而面临下马的危险。后来在海军的坚持下，水轰5恢复研制，并于1986年正式服役。

1987年兴安岭火灾后，12月16日，改装成森林灭火机的水轰5投水成功。该机吸水滑行时速达130千米，用10秒钟即可吸满8.3吨水，并以时速210千米投水在2至3秒完成，投水高30至50米时洒水面积大约4200平方米。1989年8月12日水轰5在扑灭黄岛储油罐大火中发挥了重要作用。

2009年，大型灭火/水上救援水陆两栖飞机AG600已获国务院立项，正式进入研发阶段。2015年7月17日，AG600实现机身段对接，一年之后顺利实现总装下线。2016年11月，首次以真机亮相第11届珠海航展，12月30日完成联调联试，正式交付航空工业试飞中心。2017年2月13日，全部4台发动机首次试车成功。飞机计划在今年上半年实现陆上首飞。

AG600是一款采用单船身、悬臂上单翼、T形尾翼及前三点可收放式起落架的船身式布局形式的四发涡轮螺旋桨式综合救援飞机，最大起飞重量为60吨，比水轰5增加了15吨。AG600飞机机体采用了大长宽比、深V形单断阶船体结构，作为世界在研最大的水陆两栖飞机，AG600除了在水面上起降，还能兼顾陆地起降。通过系列化发展和改进改型，AG600飞机未来除了具有执行森林灭火、水上救援等多项特种任务能力外，还可根据用户的需要加改装必要的设备，满足执行海洋环境监测、资源探测、岛礁补给、海上执法与维权以及为“一带一路”提供海上航行安全保障和紧急支援等任务的需要。（来源：中国航空报）

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