AG600主起落架的位置和收放动作是与陆基飞机的显著区别之一,也是水上飞机的关键技术之一
整体机翼壁板喷丸成型技术 开孔多、接缝多,密封隐患自然就多,因此现代大型水上飞机大量采用整体结构设计,其中又以飞机主承力结构和承载油料的机翼为重点。为在提高机翼强度的同时兼顾密封性,目前主流设计是在翼肋处采用薄壁加筋结构,类似于房屋装修时为吊顶板打上龙骨,既保证了整体结构又确保了强度。由于水上飞机机翼载荷较小,如果机翼壁板偏薄,那么稳定性就会受到影响,为此一般采用较大的立筋高度且带有一定角度的扭转,进一步加大了壁板的喷丸成型难度。西飞在建造AG600中段机身时,就突破了机翼薄壁高筋壁板喷丸强化与成型技术难关,从而高质量保证了翼身对接、起落架的安装协调。
AG600中段机身,由于机身上下部分结构完全不同,造成对接难度较大
复杂船体制造与装配 现代大型飞机基本都采用分段制造方式,最后由总装厂进行对接装配。但水上飞机的不同在于,总装的不仅有传统的机体还有船体,相当于要同时对接半架飞机和半艘船,而且集中在同一段机身上,设计完全不同,难度可想而知。其中涉及到高精度密封铆接技术、对接数字化定位技术等,同时还需要辅以数字化柔性工装及激光跟踪仪测量,是一个既要科技又要“工匠”的工程。比如AG600在大部件对接工装研制环节,全面采用数字化协调装配工艺,研制低成本半自动柔性对接工装、6套标工和7项协调数据集,工程难度和体量都比较大。
独具特色的功能系统现代飞机均采用模块化设计,不同子系统耦合组配,形成完整的功能系统。考虑到大型水上飞机的任务定位,除常规飞机必备的子系统外,一般来说,大型水上飞机还有具有自身特点的子系统,主要包括特殊的动力系统和航电系统,以及任务系统(水上搜救和灭火系统)。
动力系统 由于水上飞机大多数时候都在水上作业,发动机极易进水,轻者加快零部件腐蚀程度,重者造成发动机损坏。因此,水上飞机的动力系统均需额外安装防腐蚀装置,一般采用高压空气喷射方式,对发动机适时进行冲洗和清洁。
航电系统 同样,航电系统也必须经受高湿高盐环境的考验。一方面,电子元器件对环境比较敏感,这就要求航电系统采用更强的耐腐蚀材料和涂层技术。另一方面,水上飞机特殊的机体结构给机载天线布局和安装带来诸多不便,为了采取最优设计,保证电子部件和设备间减少相互串扰和外界干扰,需要在设计论证阶段通过建模仿真进行精确计算。
水上搜救系统 水上搜救是大型水上飞机的优势。与救援直升机等航空救援装备不同的是,水上飞机的搜救系统具有独特的低空搜索和着水救援方式。低空搜索指水上飞机采取贴近水面的半滑行半飞行状态搜索遇难人员,系统包括无线电搜索设备、环境监测设备等;着水救援指在海况、天气适宜的情况下,水上飞机直接降落在水面,向船舶一样救捞遇难人员,系统包括水面营救设备、座椅担架和救生包等。比如俄罗斯Be-200水上飞机专门设计了用于飞行员低空搜索目标的座椅,在保证安全性的同时最大可能扩大目视搜索范围。
AG600的浮筒非常大且采用整体成型方式建造,确保了在水面上具有足够的浮力和良好的气密性
灭火系统 空中灭火是二战后水上飞机承担的主要职能使命。水上飞机的灭火系统通常由两个分系统组成:一是投汲水控制分系统。主要用于控制汲水和投水作业,包括灭火控制面板、控制盒、投汲水动作和量化装置。以灭火控制盒为中心,综合灭火控制面板、传感器、燃油等信号指示,按照既定设计逻辑输出控制指令,为飞行员作出决策提供辅助参考。二是水箱结构分系统。主要用于存储水源,包括水箱箱体、投水舱门、溢水装置、汲水装置和注水装置。
特殊的结构与强度要求考虑到较大的体积,以及特殊的工作任务与环境,大型水上飞机在结构和强度上有着不同于陆基飞机和船舶的要求。
别-200正在投水,如何精准投水达到最佳灭火效果也是水上飞机需要深化的技术领域之一
机身与机尾翼结构 目前大型水上飞机机身下半部分均采用多曲变截面的流线型船体结构,通常在底部和两侧会设置抑波槽与船舭,上半部分则是常规飞机座舱和通舱布局。机尾翼部分,大型水上飞机一般采用上单翼和水平尾翼布局,机翼两侧对称安装至少一对浮筒,这种结构设计的目的是保证空中飞行和水面起降的稳定性特别是横向稳定。考虑到适航证获取的问题,机尾翼部分还要验证气动弹性性能,包括颤振对飞行性能的影响、机翼发散分析、操纵效率计算、弹性载荷计算等,这部分主要采用风洞试验的方式完成。
强度要求 强度要求是指飞机各部件结构所能承受的最大载荷,包括动强度和静强度要求。在静强度方面,大型水上飞机一般均参考成熟机型和船型的设计,同时保证机体构件锻造和铆接质量。在动强度方面,需要突出水上降落对机体强度的要求。此外,考虑到AG600这类大型水上飞机工作环境恶劣,结构复杂等因素,疲劳与损伤容限能力也是需要重点提升的技术指标,包括对疲劳与损伤容限精确评估和试验等。
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