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水上飞机,
如其名,
能在水面上起飞、降落和停泊的飞机,
有的水上飞机还能在陆上机场起降,
也就是水陆两栖飞机。
根据机身结构形状(外形)来看,水上飞机主要分为浮筒式、船身式。浮筒式水上飞机外形特点就是,机身下部安装着两个细长的浮筒,浮筒的浮力支撑着水上飞机“浮”在水面上、在水面上起降。这两个浮筒其实就是水上飞机的“起落架”,浮筒之上的机体部分与常规的陆上起降的飞机差异不大。
这种浮筒式的水上飞机还是最早的“舰载机”,图中的沃特OS2U“翠鸟”搭载在美国海军的战列舰、巡洋舰上,用于战场侦察、火力校射。
这种水上飞机,是从舰上弹射起飞,完成任务后在水面舰艇附近海面降落,再吊装回甲板上。
一些轻型飞机直接把起落架换成了浮筒,就可以在水上起降。但这种浮筒式水上飞机,机身下部挂着两个大浮筒,增加了飞行阻力、降低了有效载荷,爬升速度、巡航速度都由此降低。加之,这种浮筒式结构难以“做大”,从问世之初到现在一直都是“轻型”,都是用于旅游观光、私人出行、岛礁间的客货运输等。
船身式水上飞机,翼下一般也有浮筒,这是为了支撑机翼,保持在水面上的横向稳定。
而另一种船身式水上飞机的突出特点就是机身(主要是底部)的特殊外形,飞机机身的设计成了“船形”,符合水上流体力学的,为水上飞机的水面起降、停泊提供浮力。
特别要强调的是上述这两种“水上飞机”,虽然“名字”是相同的,但结构上的差异是非常之大的,在英文语境里它们更是完全不同的两个专属名词。前者,浮筒式水上飞机在英文的语境中是“floatplane”,而后者船身式水上飞机则是“ flying boat ”,翻译过来就是“飞行艇”。
也正是这种Flying Boat /“飞行艇”,作为民用航空最早的客机开拓着一条又一条远程航线,跨越山和大海,连通着世界。
接下来,
本文与你一起回顾的“水上飞机”
正是这种“会飞的船”
……
亨利·法布尔
1905年,法国瓦赞兄弟的箱型风筝式滑翔机,在汽艇的拖引下从塞纳河起飞,这是第一架从水上起飞的飞机。1910年3月28日,出身船舶世家的法国人亨利·法布尔成功在马赛附近的海面上试飞了第一种有动力水上飞机。
在此后半个世纪,“水上飞机”蓬勃发展,成就了人类航空发展初期最壮丽的一篇。
世界早期水上飞机的设计者中也有华人代表,1910年,谭根设计了发动机安装在机头的新式结构水上飞机,性能更为优秀,获得了当时“万国飞机制造大会比赛冠军奖”,被媒体称作“中国的莱特”。1913年,谭根还创造了当时水上飞机飞行高度的世界纪录。
寇蒂斯和谭根的合影
1911年2月
美国航空工业的先驱奠基人、著名飞机设计师寇蒂斯驾驶着装有船身形大浮筒的双翼机在水面上起降成功。这是世界上第一架船身式水上飞机。此后,他设计的NC-4水上飞机性能更为完善,1919年5月美国海军机组驾驶该机从纽约出发,历经19天,飞越大西洋抵达了里斯本。
以水上飞机为代表,
人类开始了脱离地面、
搏击蓝天、俯瞰大地,
雄心与梦想的驱动,
大洋飞行与竞速赛成为一时的风尚。
而这些飞机设计师、飞行员
成为当时西方社会的“网红”。
这是人类航空史上的首次飞越大西洋 ,这19天中,NC-4水上飞机多次中途停靠,飞行员休整,飞机加油和维护。这次跨大洋飞行颇具代表性,后来的水上飞机在民航业一时成为主力机型,原因之一就是水上飞机在跨洋飞行时中途经停的便利。
20年代初期
卡普蒂尼(Caproni)Ca.60水上飞机,计划是能载客100人的跨大西洋飞行,装着8台发动机,前后中安装了3组3层翼,该机试飞失败、落水解体。在宫崎骏的电影《起风了》中有所还原。
虽说20-30年代,世界民航业发展兴起,许多大型飞机的航程可以抵达过去无法到达的地区,但限于机场数量严重缺乏(无法备降、中途经停)、跑道状况不佳(无法满足大型飞机起降)等原因,水上飞机成为了很多航线的最佳选择。毕竟,这个蓝色星球上,超过70%的面积被水所覆盖,可供水上飞机起降。水上飞机满足了一些跨太平洋、大西洋等远程航线的需求。这是水上飞机的黄金时代。
英国肖特公司的C系列和G系列水上飞机,统称为帝国系列,是当时日不落帝国连通本土与海外殖民地航线的主力客机。每周都有英国飞往埃及、印度、东非、南非、马来西亚和澳大利亚等地的航班。
1937年泛美航空的广告,泛美运营的西科斯基S-42“飞剪”开通了到中国香港的航班。
美国马丁M-130,一共建造了3架,也是泛美航空运营,图中的是“中国飞剪”,1935年完成了首次跨太平洋邮政航线,从旧金山出发,经火奴鲁鲁,中途岛,威克岛和关岛飞抵目的地菲律宾首都马尼拉。
PBY“卡特琳娜”水上飞机,是二战中使用最广的水上飞机之一,建造了3300余架,承担反潜、巡逻、运输、运输、护航和救援等各种任务。
两次世界大战中,水上飞机也是重要的主战机型,机种越来越丰富、也是越造越大,水上飞机用于海上反潜、侦察校射、远程或近岸的巡逻、布雷、轰炸射击各种任务。“二战”时期,水上飞机的发展达到了一个顶峰,保守估计“二战”时全世界至少生产了15000多架的水上飞机。当时的民航界不断开辟着跨洋客运航班,这种洲际和远程飞行为水上飞机所垄断。
道尼尔Do X水上飞机,20年代末研制的当时世界最大的水上飞机,6组12台发动机,创造了最大飞行速度224km/h的纪录。在跨洋飞行于1929年10月创造了载客169名的世界纪录,这个纪录足足保持了20年。
当时的远程客运航班特点之一就是,舒适豪华。
战后,航空技术迎来了喷气式时代。涡喷发动机技术的成熟,民航界的机场建设数量大幅增加,跑道品质不断提高,飞机的性能与可靠性全面提升,水上飞机的传统优势日渐消弭,反之性能上的缺点日渐被放大。
波音的水上飞机波音314,1943年美国总统罗斯福乘坐该机前往卡萨布兰卡赴会这是历史上美国总统首次乘坐专机出行。
波音314水上飞机的剖视图,可见客机的内饰之舒适豪华。另外,不论是Do X,还是波音314,亦或“中国飞剪”水上飞机,它们在设计上都采用的是“双翼”,下机翼很短,在起降时起到了浮筒的作用,保持机体横向的稳定,以及作为旅客由此登机的平台。
最直观的来看,水上飞机的机体是要兼顾水上起降的,符合水流体的“船形”,但这并不是符合空气动力的设计。再加上“浮筒”,这在飞行中既是“空气阻力”,又是“死重”,水上飞机为抵御降落时来自水面的冲击,机体要结构强化,必然是要增重的。在越来越精打细算、强调经济性的商业航班运营中,水上飞机退出客机舞台是必然的。
休斯H-4“云杉鹅”,8台发动机,翼展97.4米,最大起飞重量180吨,史上最大水上飞机,也是史上翼展最大的飞机。
不过,在“战后”喷气式发展初期,因为“核打击”、“超声速”等需求,就那么“恰巧”的给军用水上飞机留下了个“回光返照”的机会。
康维尔XF2Y“海标枪”超声速水上战斗机,机体是非常标准的船形。
“海标枪”的两台喷气式发动机也是背负式,这也是为防止水上起降时的“进水”。
当喷气式战斗机跨入“声速”,美国海军怀疑超声速舰载机无法在航母上起降,就自然想到了水上飞机,开发了带有滑撬的超声速水上战斗机。只不过,后来经过实践,航母舰载机才是正道,这款时速1325千米的水上飞机也就没有发展的必要了。
马丁P6M“海马”,背负4台发动机。
美国海军计划,水上轰炸机以广阔海洋为基地来投掷核武器。
战后,美国海军除了纠结“超声速”还在纠结战略核打击能力,军种之争中当然不甘心美国空军垄断了核武器,还是想到了水上飞机,由此造就了“海马”水上战略轰炸机。虽说,美国海军对“海马”寄予厚望视若海军的“战略武器”,但在潮来潮往的技术大潮中,弹道导弹核潜艇浮现,这款水上轰炸机终成美国海军的弃子。
在战后,航空技术迅猛狂飙的日子,(船身式)水上飞机日渐垂暮,逐步从军用、民用航空领域淡出,成为一款小众、特种机型,主要担负起海上巡逻、搜救、救援、森林消防、岛礁应急运输等任务。
加拿大的CL-415水上飞机,专职做森林消防灭火机。
围绕自身的海上搜救救援、离岸岛礁的紧急运输等迫切需求,战后日本开发了US-1和US-2水上飞机,装备日本海上自卫队。
别里耶夫设计局代表性机型,A-40/Be-42、Be-200、Be-12。
战后还在大力发展水上飞机的当数苏联/俄罗斯,并且将水上飞机真正的带入了喷气式时代。别里耶夫的Be系列水上飞机先后创造了200多项的世界航空记录,这也是俄罗斯在水上飞机技术上的优势积累。
别-200/Be-200双发涡扇喷气式水陆两栖飞机,性能上堪称标杆,在欧洲多次森林大火中都有它的紧急出动,还用于海上搜救、救援。虽然有着改成“水上客机”的计划,但航空技术发展的大趋势已难逆。水上飞机在当今的航空界已注定是“特种机型”的角色,别-200水上飞机注定是“叫好不叫座”,产量并不会高。
也是源于水上飞机这种机型在森林灭火、海上救援、岛礁运输等应用场景中有着独特优势、乃至不可替代性。因此,如我国也在围绕自身的实际需求稳步推进着AG600大型灭火/水上救援水陆两栖飞机的研制工作。
预祝AG600早日展翅,搏击海天!
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