水上飞机的故事

水上飞机是指可以在水上起飞和降落的飞机。而兼有陆上起降能力的水上飞机,也叫作水陆两用飞机或两栖飞机。莱特兄弟发明飞机后,不久就有人开始尝试对水上飞行器的设计与试验,世界上真正的第一架水上飞机是1910年出现的,至今已整整九十年。九十年来,水上飞机经过了从开端、发展、衰落和复苏的历史过程,也曾有过比较辉煌的黄金时段。本文讲述的就是水上飞机兴衰发展的历史故事。

水上飞机的开端

1905年7月18日,法国年轻的建筑师加布里埃尔·瓦赞(1880～1973年)驾驶着一架水上滑翔机,在塞纳河上进行了拖曳试验。试验使用的滑翔机是由律师阿奇迪肯(1863～1984年)和著名的航空先驱者布莱里奥(1872～1936年)赞助设计的。虽然它并不成功,但是具有开创性,对后人很有启发。

另一位法国青年法布尔(1882～1984年),自从目击瓦赞的试验之后,就开始研制浮筒式水上飞机。1910年3月28日,法布尔设计的鸭式水上飞机,在他的家乡——马塞附近马尔提格港的海面上,起飞成功。这就是世界上的第一架有动力的水上飞机。

实用的水上飞机是由美国人寇蒂斯(1878～1930年)首先研制的。这种D型平底浮筒式水上飞机,于1911年1月26日首次试飞成功。1912年,他又设计了E型船身式水上飞机。1914年,还研制成功H型双发船身式水上飞机。这种H型水上飞机,美国海军购买了124架,是世界上第一种大批量生产的水上飞机。

跟随寇蒂斯学习飞行的美籍华人谭根,于1914年春,制成了一架既可在水上起降,也可在陆上起落的水陆两用飞机。谭根带该机在马尼拉进行飞行表演时,当地华侨团体授予他银质奖杯。1914年4月12日,《马尼拉时报》发表章,称赞他是“世界上最勇敢的中国人”。

美国著名的波音飞机公司,在1916年初创时的第一种产品就是浮筒式水上飞机。而当时波音公司的总工程师也是中国人,他就是中国航空的先驱之一王助。

一战中的水上飞机

在第一次世界大战前,许多著名的飞机制造工厂已经成功地研制了一大批水上飞机,如1913年,法国专门设计了发射鱼雷的“博雷尔”型浮筒式水上飞机;同年,英国的肖特公司发明了机翼可以折叠的肖特166型浮筒式水上飞机;其改进型肖特184型水上飞机,在第一次世界大战中成为有效的海战进攻武器。如1915年8月12日,在马尔马拉海上的加利波利战斗中,由军舰携载的肖特型水上飞机,用鱼雷击沉了土耳其的补给船。

第一次世界大战的前夕,英国索普威斯公司设计的“蝙蝠船”型水上飞机,机身腹部采用V型剖面,并设有断阶和水舵。这样,既可以减小飞机起飞离水时的阻力,又便于在水上滑行,反映了当时对水动力特性的研究成果。它的发动机和推进式螺旋桨安装在机身上面很高的位置,这是为了防止海水喷溅损坏螺旋桨和腐蚀发动机。“蝙蝠船”型水上飞机还装有可收放的起落架,是世界上第一种实用的水陆两用飞机。

在第一次世界大战中,水上飞机主要被海军用来执行侦察和炮校任务。一般由战舰携载,在海面上起降,被称为舰队的“眼睛”。

“施奈德”杯水上飞机比赛

施奈德(1879～1928年)是法国一个钢铁和军火商的继承人,但他对经营产业不感兴趣,而对赛艇和飞行非常热衷。1909年,年已30岁的施奈德开始向布莱里奥学习飞行。不幸的是,他在一次海上事故中受伤致残,从此再不能驾驶飞机。不过,并没有影响他对航空和飞行事业的兴趣和关心。

1911年,法国海军军官科诺参加了一个国际竞速飞行比赛,由于缺乏海军专用飞机,只好用陆基飞机代替。施奈德认为这种现象不正常,为了促进水上飞机的发展,满足海军的需要,于是由他发起,组织了以他的名字命名的“施奈德”杯国际水上飞机竞速飞行比赛。这项飞行赛事每年举行一次,凡三次获胜的国家,即可赢得“施奈德”奖杯。

1913年,在第一次“施奈德”杯国际水上飞机竞速比赛中,法国的一架“德佩迪桑”型水上飞机获胜,成绩为73.7公里/小时。1931年9月13日,在英国举行的“施奈德”杯飞行比赛中,一架休泼马林S.6B型水上飞机创造了655.6公里/小时的飞行速度世界纪录。1934年,意大利的马基MC72型水上飞机又创造了709.209公里/小时新纪录,这一纪录一直保持到1988年才被打破。

“施奈德”杯水上飞机竞速飞行活动,促进了飞机的气动力和水动力学方面的研究工作,对水上飞机和陆基飞机的设计都产生了好的影响,如英国在第二次世界大战中著名的“喷火”式战斗机,就是在休泼马林S.6B型水上飞机基础上设计成功的。

水上飞机的黄金时代

两次世界大战之间,民用航空的兴起,给水上飞机的进一步发展带来了契机。相对陆基飞机而言,水上飞机主要有两个优点:一是可在水上起飞着陆,可不受陆上机场跑道长度的限制;二是在长距离越洋飞行中,水上飞机比当时的陆基飞机更安全。

1919年5月,美国海军飞行员里德少校驾驶寇蒂斯公司的NC-4型水上飞机,首次完成了分段飞越大西洋的飞行。

1924年4月6日至9月28日,四架道格拉斯DWC型水陆两用飞机,由美国陆军飞行员驾驶,进行分段、编队环球飞行。其中有两架飞机完成了预期的飞行任务,总共历时175天。

在第二次世界大战之前,世界上的洲际远程旅客机,大多数是装有多台发动机的船身式水上飞机。德国的道尼尔公司在1929年生产的Do.X“飞船”水上飞机,共装有12台发动机,两台为一组,一共六组。飞机总重为55吨。这种飞机按规定可载客70～80人,但在一次飞行中载客量竟达到169人,是航空史上载客量首次突破100人的飞机。Do.X型水上飞机总共只生产了三架原型机,其中一架于1931年8月27日曾从德国飞到美国纽约。

1934年12月30日,美国马丁M-130“中国飞剪”型船身式水上飞机首次飞行。该机装有四台各380马力的发动机,可以载客46人和6名机组人员,是著名的跨越太平洋飞行的旅客机。机身下部两侧有一对面积不大的小翼,飞行中它不但有利于提高升力,而且在水面起飞滑行时,可使飞机保持稳定,压制浪花。

1938年6月7日,波音公司的B314“快船”水上飞机首次试飞成功。除道尼尔Do.X飞机之外,该机是当时最豪华的跨大西洋飞行的航班客机。它分有上下两层,共9个机舱,可载乘客74人,外加10名机组人员。夜间飞行时,它可以设置36～38个卧铺,甚至还有餐厅和化妆室。

水上飞机的衰落

在第二次世界大战中,由于舰载飞机的发展,对于水飞机的需要已经不那么迫切。在这一期间,水上飞机主要用来执行海岸巡逻、反潜和水上救援等任务。当时用于执行这些任务的水上飞机有英国的肖特“森德兰”、美国的马丁PBM-3“水手”和德国的道尼尔Do.24等。

到第二世界大战之后,新型的喷气式客机开始出现,使仍采用活塞螺桨发动机的海上“飞船”相形见绌。于是又有人开始尝试在水上飞机上采用喷气式发动机。

1947年7月16日,英国率先试飞了装有喷气式发动机的水上飞机桑德斯-罗S.R.A/1。它的最大飞行速度可以达到805公里/小时。只生产了三架原型机就放弃了研制计划,因为在试飞中发现,水上飞机特有的船形机身影响了飞机的飞行速度和机动特性。

同一年的11月2日,美国的亿万富翁休斯(1905～1976年)驾驶其公司制造的H-4(即HK-1)“大力士”全木制水上飞机从长滩起飞。这架装有8台发动机、重181吨的庞然大物,只飘离水面很短的距离,就结束了它的飞行生涯。

1953年4月9日,美国康维尔公司研制的XF2Y-1“海上标枪”型三角翼无尾水上喷气战斗机的试验机,成功地进行了首次试飞。它是利用可收放的滑橇在水上起降的。1954年8月3日,该机在俯冲过程中还超过了音速。不幸的是,三个月之后,这架飞机在圣迭戈海湾上空飞行时,突然在空中爆炸,试飞员里奇伯格当场丧生。关于水上战斗机的尝试也从此结束。

水上飞机的复苏

我们都知道,地球表面有70%以上都是水。在这种自然条件下,能在水面起降的飞行器自然有其优势。水上飞机就是可在水面上起降的飞行器,虽然它在直接用于作战方面存在局限性,但并不妨碍它在其它领域的发展,如灭火、反潜和海上救援等等。

在上个世纪60年代,加拿大研制了一种CL-215型水陆两用多用途飞机。它在用于灭火时,只在水面上掠过,就可将容积为6132升的水箱吸满,然后爬升到15米高度,再飞往灾区。整个过程只需要10秒钟,而在地面要完成这项工作,至少要1分30秒。按照设计,这种飞机一天可投水100多次,总投水量超过54万升。1983年在南斯拉夫,一架CL-215飞机达到过一天投水225次,总投水量1227450升的记录。目前世界上有很多国家都使用这种飞机。1994年,CL-415型飞机问世,它是该系列飞机的第三代产品。

1963年,日本的新明和工业公司(1949年以前为川崎公司)开始研制PS-1型反潜水上飞机。在设计中,他们采用了许多先进的增升和抗浪措施。其中包括利用四台涡轮螺旋桨动力装置的滑流覆盖大部分机翼;采用前缘缝翼和大面积后缘襟翼;而且专设一强涡轮轴发动机提供气源,在襟前缘和方向舵上吹气,以控制附面层的分离。这种飞机的着水速度只87公里/小时,可以在风速25米/秒、浪高3米的条件下顺利着水。它的最大平飞速度为547公里/小时,是最小飞行速度的6倍,而普通涡轮螺旋桨飞机的这一比值大约是3～4倍。由此可见其机翼增升措施的效率是很高的。1967年10月5日,PS-1飞机首次试飞,总共生产了24架飞机,其中包括两架原型机。1990年3月,该机已全部退役,但它的改进型US-1海上搜索救援水陆两用飞机还在生产。

我国从1968年开始研制SH-5型水上反潜轰炸机。1976年4月3日,其原型机首次水上起降试飞成功。1987年12月16日,用于森林灭火的改型进行了投水试验。这种飞机装有四台国产涡轮螺旋桨发动机,最大功率2316.8千瓦。飞行速度556公里/小时、最大航程4900公里,这两项性能均优于日本的PS-1飞机。SH-5是目前世界上最大型的涡轮螺旋桨水上飞机,其装载能力超过伊尔-18,而接近空中客车公司的A320等飞机。若将其改装成为旅客机,可达到80～100个座位。据介绍,我国的水上飞机设计专家正考虑将其发展成为可供民航和海上资源开发使用的水上飞机。台湾的航空专家也预测:在已经看好的世界水上飞机市场中,捷足先登的厂家,可能来自加拿大、日本或者是中国。

德国的道尼尔公司于1984年6月17日,首次试飞成功“海星”型水陆两用运输机。这种飞机的大部分结构采用碳纤维复合材料,较好地解决了水上飞机在耐腐蚀和抗疲劳等方面存在的技术难点。它的外形设计构思巧妙,如将两台涡轮螺旋桨发动机串置于机翼中央上方。这样做的优点是,当一台发动机出现故障时,不会造成很大的偏转力矩,同时造型看起来也很新颖。“海星”型飞机,虽然是一种只能乘坐12名乘客的小型飞机,但该公司相信以其技术优势,可以跻身于世界先进水上飞机的行列。在1994年,本来道尼尔公司与马来西亚达成协议,准备合作生产这种飞机,但由于马来西亚方面的原因,致使这一合作于1996年终止。

俄罗斯的别里耶夫设计局于1983年开始设计大型喷气式多用途水陆两用飞机。该机被命名为A-40“信天翁”,1986年12月8日首次试飞。在原型机试飞中,曾打破14项世界飞行纪录。A-40飞机装两台涡轮风扇发动机,单台推力117.7千牛。最大起飞重量86吨,最大平飞速度M0.79。别里耶夫设计局还打算将其发展为反潜、客运、货运和搜索救援等多种型别。

需要说明的是,A-40虽然很大,但不是世界上唯一的大型喷气式水上飞机。早在上个世纪50年代,美国的马丁公司就研制过P6M“海上霸王”喷气式海军布雷飞机。它的重量稍小于A-40,但飞行速度可以达到1038公司/小时。不过,由于技术和财政方面存在的问题得不到妥善解决,仅生产了10架原型机后就终止了研制计划。

别-200是别里耶夫设计局正在研制的水上飞机,也可以说是A-40的缩小型。已于1996年9月11日装配完毕,现正在进行试飞。■

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