水上飛機(jī)的故事

韓文斌　程昭武

水上飛機(jī)是指可以在水上起飛和降落的飛機(jī)。而兼有陸上起降能力的水上飛機(jī),也叫作水陸兩用飛機(jī)或兩棲飛機(jī)。萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)后,不久就有人開始嘗試對水上飛行器的設(shè)計與試驗(yàn),世界上真正的第一架水上飛機(jī)是1910年出現(xiàn)的,至今已整整九十年。九十年來,水上飛機(jī)經(jīng)過了從開端、發(fā)展、衰落和復(fù)蘇的歷史過程,也曾有過比較輝煌的黃金時段。本文講述的就是水上飛機(jī)興衰發(fā)展的歷史故事。

水上飛機(jī)的開端

1905年7月18日,法國年輕的建筑師加布里埃爾·瓦贊(1880～1973年)駕駛著一架水上滑翔機(jī),在塞納河上進(jìn)行了拖曳試驗(yàn)。試驗(yàn)使用的滑翔機(jī)是由律師阿奇迪肯(1863～1984年)和著名的航空先驅(qū)者布萊里奧(1872～1936年)贊助設(shè)計的。雖然它并不成功,但是具有開創(chuàng)性,對后人很有啟發(fā)。

另一位法國青年法布爾(1882～1984年),自從目擊瓦贊的試驗(yàn)之后,就開始研制浮筒式水上飛機(jī)。1910年3月28日,法布爾設(shè)計的鴨式水上飛機(jī),在他的家鄉(xiāng)——馬塞附近馬爾提格港的海面上,起飛成功。這就是世界上的第一架有動力的水上飛機(jī)。

實(shí)用的水上飛機(jī)是由美國人寇蒂斯(1878～1930年)首先研制的。這種D型平底浮筒式水上飛機(jī),于1911年1月26日首次試飛成功。1912年,他又設(shè)計了E型船身式水上飛機(jī)。1914年,還研制成功H型雙發(fā)船身式水上飛機(jī)。這種H型水上飛機(jī),美國海軍購買了124架,是世界上第一種大批量生產(chǎn)的水上飛機(jī)。

跟隨寇蒂斯學(xué)習(xí)飛行的美籍華人譚根,于1914年春,制成了一架既可在水上起降,也可在陸上起落的水陸兩用飛機(jī)。譚根帶該機(jī)在馬尼拉進(jìn)行飛行表演時,當(dāng)?shù)厝A僑團(tuán)體授予他銀質(zhì)獎杯。1914年4月12日,《馬尼拉時報》發(fā)表章,稱贊他是“世界上最勇敢的中國人”。

美國著名的波音飛機(jī)公司,在1916年初創(chuàng)時的第一種產(chǎn)品就是浮筒式水上飛機(jī)。而當(dāng)時波音公司的總工程師也是中國人,他就是中國航空的先驅(qū)之一王助。

一戰(zhàn)中的水上飛機(jī)

在第一次世界大戰(zhàn)前,許多著名的飛機(jī)制造工廠已經(jīng)成功地研制了一大批水上飛機(jī),如1913年,法國專門設(shè)計了發(fā)射魚雷的“博雷爾”型浮筒式水上飛機(jī);同年,英國的肖特公司發(fā)明了機(jī)翼可以折疊的肖特166型浮筒式水上飛機(jī);其改進(jìn)型肖特184型水上飛機(jī),在第一次世界大戰(zhàn)中成為有效的海戰(zhàn)進(jìn)攻武器。如1915年8月12日,在馬爾馬拉海上的加利波利戰(zhàn)斗中,由軍艦攜載的肖特型水上飛機(jī),用魚雷擊沉了土耳其的補(bǔ)給船。

第一次世界大戰(zhàn)的前夕,英國索普威斯公司設(shè)計的“蝙蝠船”型水上飛機(jī),機(jī)身腹部采用V型剖面,并設(shè)有斷階和水舵。這樣,既可以減小飛機(jī)起飛離水時的阻力,又便于在水上滑行,反映了當(dāng)時對水動力特性的研究成果。它的發(fā)動機(jī)和推進(jìn)式螺旋槳安裝在機(jī)身上面很高的位置,這是為了防止海水噴濺損壞螺旋槳和腐蝕發(fā)動機(jī)?！膀鸫毙退巷w機(jī)還裝有可收放的起落架,是世界上第一種實(shí)用的水陸兩用飛機(jī)。

在第一次世界大戰(zhàn)中,水上飛機(jī)主要被海軍用來執(zhí)行偵察和炮校任務(wù)。一般由戰(zhàn)艦攜載,在海面上起降,被稱為艦隊(duì)的“眼睛”。

“施奈德”杯水上飛機(jī)比賽

施奈德(1879～1928年)是法國一個鋼鐵和軍火商的繼承人,但他對經(jīng)營產(chǎn)業(yè)不感興趣,而對賽艇和飛行非常熱衷。1909年,年已30歲的施奈德開始向布萊里奧學(xué)習(xí)飛行。不幸的是,他在一次海上事故中受傷致殘,從此再不能駕駛飛機(jī)。不過,并沒有影響他對航空和飛行事業(yè)的興趣和關(guān)心。

1911年,法國海軍軍官科諾參加了一個國際競速飛行比賽,由于缺乏海軍專用飛機(jī),只好用陸基飛機(jī)代替。施奈德認(rèn)為這種現(xiàn)象不正常,為了促進(jìn)水上飛機(jī)的發(fā)展,滿足海軍的需要,于是由他發(fā)起,組織了以他的名字命名的“施奈德”杯國際水上飛機(jī)競速飛行比賽。這項(xiàng)飛行賽事每年舉行一次,凡三次獲勝的國家,即可贏得“施奈德”獎杯。

1913年,在第一次“施奈德”杯國際水上飛機(jī)競速比賽中,法國的一架“德佩迪?！毙退巷w機(jī)獲勝,成績?yōu)?3.7公里/小時。1931年9月13日,在英國舉行的“施奈德”杯飛行比賽中,一架休潑馬林S.6B型水上飛機(jī)創(chuàng)造了655.6公里/小時的飛行速度世界紀(jì)錄。1934年,意大利的馬基MC72型水上飛機(jī)又創(chuàng)造了709.209公里/小時新紀(jì)錄,這一紀(jì)錄一直保持到1988年才被打破。

“施奈德”杯水上飛機(jī)競速飛行活動,促進(jìn)了飛機(jī)的氣動力和水動力學(xué)方面的研究工作,對水上飛機(jī)和陸基飛機(jī)的設(shè)計都產(chǎn)生了好的影響,如英國在第二次世界大戰(zhàn)中著名的“噴火”式戰(zhàn)斗機(jī),就是在休潑馬林S.6B型水上飛機(jī)基礎(chǔ)上設(shè)計成功的。

水上飛機(jī)的黃金時代

兩次世界大戰(zhàn)之間,民用航空的興起,給水上飛機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展帶來了契機(jī)。相對陸基飛機(jī)而言,水上飛機(jī)主要有兩個優(yōu)點(diǎn):一是可在水上起飛著陸,可不受陸上機(jī)場跑道長度的限制;二是在長距離越洋飛行中,水上飛機(jī)比當(dāng)時的陸基飛機(jī)更安全。

1919年5月,美國海軍飛行員里德少校駕駛寇蒂斯公司的NC-4型水上飛機(jī),首次完成了分段飛越大西洋的飛行。

1924年4月6日至9月28日,四架道格拉斯DWC型水陸兩用飛機(jī),由美國陸軍飛行員駕駛,進(jìn)行分段、編隊(duì)環(huán)球飛行。其中有兩架飛機(jī)完成了預(yù)期的飛行任務(wù),總共歷時175天。

在第二次世界大戰(zhàn)之前,世界上的洲際遠(yuǎn)程旅客機(jī),大多數(shù)是裝有多臺發(fā)動機(jī)的船身式水上飛機(jī)。德國的道尼爾公司在1929年生產(chǎn)的Do.X“飛船”水上飛機(jī),共裝有12臺發(fā)動機(jī),兩臺為一組,一共六組。飛機(jī)總重為55噸。這種飛機(jī)按規(guī)定可載客70～80人,但在一次飛行中載客量竟達(dá)到169人,是航空史上載客量首次突破100人的飛機(jī)。Do.X型水上飛機(jī)總共只生產(chǎn)了三架原型機(jī),其中一架于1931年8月27日曾從德國飛到美國紐約。

1934年12月30日,美國馬丁M-130“中國飛剪”型船身式水上飛機(jī)首次飛行。該機(jī)裝有四臺各380馬力的發(fā)動機(jī),可以載客46人和6名機(jī)組人員,是著名的跨越太平洋飛行的旅客機(jī)。機(jī)身下部兩側(cè)有一對面積不大的小翼,飛行中它不但有利于提高升力,而且在水面起飛滑行時,可使飛機(jī)保持穩(wěn)定,壓制浪花。

1938年6月7日,波音公司的B314“快船”水上飛機(jī)首次試飛成功。除道尼爾Do.X飛機(jī)之外,該機(jī)是當(dāng)時最豪華的跨大西洋飛行的航班客機(jī)。它分有上下兩層,共9個機(jī)艙,可載乘客74人,外加10名機(jī)組人員。夜間飛行時,它可以設(shè)置36～38個臥鋪,甚至還有餐廳和化妝室。

水上飛機(jī)的衰落

在第二次世界大戰(zhàn)中,由于艦載飛機(jī)的發(fā)展,對于水飛機(jī)的需要已經(jīng)不那么迫切。在這一期間,水上飛機(jī)主要用來執(zhí)行海岸巡邏、反潛和水上救援等任務(wù)。當(dāng)時用于執(zhí)行這些任務(wù)的水上飛機(jī)有英國的肖特“森德蘭”、美國的馬丁PBM-3“水手”和德國的道尼爾Do.24等。

到第二世界大戰(zhàn)之后,新型的噴氣式客機(jī)開始出現(xiàn),使仍采用活塞螺槳發(fā)動機(jī)的海上“飛船”相形見絀。于是又有人開始嘗試在水上飛機(jī)上采用噴氣式發(fā)動機(jī)。

1947年7月16日,英國率先試飛了裝有噴氣式發(fā)動機(jī)的水上飛機(jī)桑德斯-羅S.R.A/1。它的最大飛行速度可以達(dá)到805公里/小時。只生產(chǎn)了三架原型機(jī)就放棄了研制計劃,因?yàn)樵谠囷w中發(fā)現(xiàn),水上飛機(jī)特有的船形機(jī)身影響了飛機(jī)的飛行速度和機(jī)動特性。

同一年的11月2日,美國的億萬富翁休斯(1905～1976年)駕駛其公司制造的H-4(即HK-1)“大力士”全木制水上飛機(jī)從長灘起飛。這架裝有8臺發(fā)動機(jī)、重181噸的龐然大物,只飄離水面很短的距離,就結(jié)束了它的飛行生涯。

1953年4月9日,美國康維爾公司研制的XF2Y-1“海上標(biāo)槍”型三角翼無尾水上噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的試驗(yàn)機(jī),成功地進(jìn)行了首次試飛。它是利用可收放的滑橇在水上起降的。1954年8月3日,該機(jī)在俯沖過程中還超過了音速。不幸的是,三個月之后,這架飛機(jī)在圣迭戈海灣上空飛行時,突然在空中爆炸,試飛員里奇伯格當(dāng)場喪生。關(guān)于水上戰(zhàn)斗機(jī)的嘗試也從此結(jié)束。

水上飛機(jī)的復(fù)蘇

我們都知道,地球表面有70%以上都是水。在這種自然條件下,能在水面起降的飛行器自然有其優(yōu)勢。水上飛機(jī)就是可在水面上起降的飛行器,雖然它在直接用于作戰(zhàn)方面存在局限性,但并不妨礙它在其它領(lǐng)域的發(fā)展,如滅火、反潛和海上救援等等。

在上個世紀(jì)60年代,加拿大研制了一種CL-215型水陸兩用多用途飛機(jī)。它在用于滅火時,只在水面上掠過,就可將容積為6132升的水箱吸滿,然后爬升到15米高度,再飛往災(zāi)區(qū)。整個過程只需要10秒鐘,而在地面要完成這項(xiàng)工作,至少要1分30秒。按照設(shè)計,這種飛機(jī)一天可投水100多次,總投水量超過54萬升。1983年在南斯拉夫,一架CL-215飛機(jī)達(dá)到過一天投水225次,總投水量1227450升的記錄。目前世界上有很多國家都使用這種飛機(jī)。1994年,CL-415型飛機(jī)問世,它是該系列飛機(jī)的第三代產(chǎn)品。

1963年,日本的新明和工業(yè)公司(1949年以前為川崎公司)開始研制PS-1型反潛水上飛機(jī)。在設(shè)計中,他們采用了許多先進(jìn)的增升和抗浪措施。其中包括利用四臺渦輪螺旋槳動力裝置的滑流覆蓋大部分機(jī)翼;采用前緣縫翼和大面積后緣襟翼;而且專設(shè)一強(qiáng)渦輪軸發(fā)動機(jī)提供氣源,在襟前緣和方向舵上吹氣,以控制附面層的分離。這種飛機(jī)的著水速度只87公里/小時,可以在風(fēng)速25米/秒、浪高3米的條件下順利著水。它的最大平飛速度為547公里/小時,是最小飛行速度的6倍,而普通渦輪螺旋槳飛機(jī)的這一比值大約是3～4倍。由此可見其機(jī)翼增升措施的效率是很高的。1967年10月5日,PS-1飛機(jī)首次試飛,總共生產(chǎn)了24架飛機(jī),其中包括兩架原型機(jī)。1990年3月,該機(jī)已全部退役,但它的改進(jìn)型US-1海上搜索救援水陸兩用飛機(jī)還在生產(chǎn)。

我國從1968年開始研制SH-5型水上反潛轟炸機(jī)。1976年4月3日,其原型機(jī)首次水上起降試飛成功。1987年12月16日,用于森林滅火的改型進(jìn)行了投水試驗(yàn)。這種飛機(jī)裝有四臺國產(chǎn)渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),最大功率2316.8千瓦。飛行速度556公里/小時、最大航程4900公里,這兩項(xiàng)性能均優(yōu)于日本的PS-1飛機(jī)。SH-5是目前世界上最大型的渦輪螺旋槳水上飛機(jī),其裝載能力超過伊爾-18,而接近空中客車公司的A320等飛機(jī)。若將其改裝成為旅客機(jī),可達(dá)到80～100個座位。據(jù)介紹,我國的水上飛機(jī)設(shè)計專家正考慮將其發(fā)展成為可供民航和海上資源開發(fā)使用的水上飛機(jī)。臺灣的航空專家也預(yù)測:在已經(jīng)看好的世界水上飛機(jī)市場中,捷足先登的廠家,可能來自加拿大、日本或者是中國。

德國的道尼爾公司于1984年6月17日,首次試飛成功“海星”型水陸兩用運(yùn)輸機(jī)。這種飛機(jī)的大部分結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料,較好地解決了水上飛機(jī)在耐腐蝕和抗疲勞等方面存在的技術(shù)難點(diǎn)。它的外形設(shè)計構(gòu)思巧妙,如將兩臺渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)串置于機(jī)翼中央上方。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)一臺發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障時,不會造成很大的偏轉(zhuǎn)力矩,同時造型看起來也很新穎?！昂Ｐ恰毙惋w機(jī),雖然是一種只能乘坐12名乘客的小型飛機(jī),但該公司相信以其技術(shù)優(yōu)勢,可以躋身于世界先進(jìn)水上飛機(jī)的行列。在1994年,本來道尼爾公司與馬來西亞達(dá)成協(xié)議,準(zhǔn)備合作生產(chǎn)這種飛機(jī),但由于馬來西亞方面的原因,致使這一合作于1996年終止。

俄羅斯的別里耶夫設(shè)計局于1983年開始設(shè)計大型噴氣式多用途水陸兩用飛機(jī)。該機(jī)被命名為A-40“信天翁”,1986年12月8日首次試飛。在原型機(jī)試飛中,曾打破14項(xiàng)世界飛行紀(jì)錄。A-40飛機(jī)裝兩臺渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),單臺推力117.7千牛。最大起飛重量86噸,最大平飛速度M0.79。別里耶夫設(shè)計局還打算將其發(fā)展為反潛、客運(yùn)、貨運(yùn)和搜索救援等多種型別。

需要說明的是,A-40雖然很大,但不是世界上唯一的大型噴氣式水上飛機(jī)。早在上個世紀(jì)50年代,美國的馬丁公司就研制過P6M“海上霸王”噴氣式海軍布雷飛機(jī)。它的重量稍小于A-40,但飛行速度可以達(dá)到1038公司/小時。不過,由于技術(shù)和財政方面存在的問題得不到妥善解決,僅生產(chǎn)了10架原型機(jī)后就終止了研制計劃。

別-200是別里耶夫設(shè)計局正在研制的水上飛機(jī),也可以說是A-40的縮小型。已于1996年9月11日裝配完畢,現(xiàn)正在進(jìn)行試飛。■