“鲲龙”:从海浪到天际的雄心

“鲲龙”:从海浪到天际的雄心
前不久,在吉林省吉林市松花湖水域,一架红白相间、翼展38.8米的AG600“鲲龙”飞机(简称“AG600”)从空中轻盈滑至水面,20秒内完成汲水,旋即抬升至100米空中,3分钟后,将12吨水精准倾泻到指定灭火区域。自此,由中国航空工业集团自主研制的大型水陆两栖飞机AG600圆满完成首次野外环境汲水投水演练。
从2009年立项,到2017年技术验证机首飞,再到2025年取得型号合格证和生产许可证,一路走来,困难重重。“鲲龙”走过了一段怎样的研制路?
造翼驭水攻坚克难
面对重大灾害,航空救援装备的必要性、重要性不言而喻。2009年,AG600研制正式立项。当时,全世界能造水陆两栖飞机的国家极少,很难找到相关技术资料。
总设计师黄领才,当时是航空工业哈飞的副总工程师。研制团队组建时,不仅人手少,而且平均年龄仅26岁,不少人刚从学校毕业,有的人甚至还没坐过飞机。
不过,正是研制AG600,重燃了黄领才儿时的理想。黄领才老家在黑龙江省双鸭山市的农村,村子前面是完达山北麓。“8岁那年,村子旁发生了一场森林大火,那时我就想,长大了要去造能灭火的飞机。”黄领才毅然加入研制团队,举家从黑龙江哈尔滨迁到湖北荆门,后又随项目迁往广东珠海。
“我们要设计的是一艘会飞的船、会游泳的飞机,但完成这个目标很不容易。”黄领才说,原计划一年内突破关键技术,但实际花了3年才让设计方案基本成形。设计团队大量采用系统工程设计方法和气水动布局综合优化设计技术,在飞机总体/气动/水动/结构布局、机身/船体气动外形等核心设计中大胆创新,完成AG600的气水动布局设计。
水阻力和波浪干扰则是更大的“拦路虎”。
工程人员将AG600机身下部设计成“V”形船身,使飞机像船一样在水面自由漂浮而不至于倾覆。同时,飞机船身采用大长宽比设计,极大降低了降落时水面载荷对船身的冲击,提高了飞机在水面滑行时的稳定性。
在水面运行时,一般船只速度为30节(约56千米/小时),AG600的速度超过80节(约148千米/小时),喷溅的水流甚至能击穿金属蒙皮。研制团队专门设计了高抗浪船体,并在两侧增加了抑波槽,有效避免水流喷溅损伤飞机。
船体中后方,有一道浅浅的“台阶”,叫作“断阶”。航空工业通飞研发中心总体部部长程志航介绍,飞机滑行时,水面阻力会将机身紧紧“吸住”,“断阶”能为飞机后部提供足够的空气流通量,减少水面起飞阻力,让飞机离水。然而“断阶”放在哪?深度多少?团队为此进行了数万次测试,才找到答案。
刚加入团队时,程志航才20岁出头,如今已年逾四十:“看似时间很长,但我们一点也不敢耽误。比如试飞时,团队在外场700多天,两年内飞完别的飞机4年飞的架次。”
据统计,AG600研制攻克了110项大型水陆两栖飞机关键技术,其中基础和共性技术达18项。
凝聚合力“开山辟路”
AG600是我国首次按照中国民航适航规章要求研制的大型特种用途飞机,296家企事业单位、16所高校携手在民机研制的无人区“开山辟路”。
AG600的零组件数超过20万件,对安全等级要求极高。“就算一颗螺丝,也要确保能追溯到原材料、加工过程和生产批次。”航空工业通飞华南质量安全部部长陈振兴说,公司向主要供应商派出驻厂代表,共同把守质量关,从验证机到批量生产,经过不断磨合,重点供应商的质量体系日益健全,产业链可靠性有效提升。
标准件是飞机的基础零件,AG600的标准件多达上百万个,航空工业通飞研发中心标准化部的研究人员,通过统计分析大量数据,补充完善标准件规范,才开展适航符合性验证。有一回,某小型承力锁在进行适航符合性验证时卡了壳。“产品没有明确工作载荷及验证方法,振动试验条件也不符合飞机上的振动环境。”航空工业通飞研发中心标准化部副部长卢渊回忆,大家多线并行,找设计方完善设计要求、找供应商确认工艺方法、找审查方沟通验证方法……经过夜以继日的研讨论证,终于改进了产品标准件规范,推动了验证顺利通过。
“AG600成为国产化程度最高的现代民机,首次实现机体结构、动力装置、主要机载系统全部国产化。”航空工业通飞华南副总经理马建明感慨,5万多个结构和系统零部件全都由国内供应商提供,“300多家科研单位凝聚合力,才能完成这样的大项目。”
解决上水不均难题
森林灭火是AG600的主要任务之一,载水量则是影响灭火效率的关键。为此,研发团队给AG600设计了四个呈“田”字形摆放的大水箱,加起来足足可容纳12吨水。
一旦发生火情,AG600必须迅速“喂饱”自己奔赴“战场”。起初,这在中国航空工业集团通飞华南研发中心总体部部长程志航眼里并不算件难事:“我们把连接水面和水箱的汲水管从中间分叉,一路从‘腰间’接入两个前水箱,另一路从顶部绕过前水箱,接入两个后水箱。”
在程志航看来,前后水箱同时汲水,自然就能提升效率。但试验了几次之后,结果却与想象的完全不同。“四个水箱紧挨在一起,眼瞅着前水箱几秒就填满了,可后水箱就是不上水。”这让程志航心急如焚。装不满水,有再大的“胃”也是徒劳。
为了解决前后水箱上水不均的问题,团队先后改换过七八种设计方案。更改汲水管排布,不行;调整管径设计,不行;用水枪加压,还是不行……
一筹莫展之际,一位团队成员偶然谈及,很久以前,他在海底水体力学的某项研究中观察到,当海底密闭箱体出现破洞,冲进箱体的高速水柱撞到后箱壁会反弹,形成一个个漩涡。
“AG600汲水时,水流速度高达40米/秒,是不是汲水管内部也存在回旋漩涡现象,从而阻碍了汲水。”程志航没有放过这个偶然的猜想,立即着手进行汲水仿真模拟。很快,团队发现汲水管内果然存在着复杂的涡流。正是因为涌进来的水流夹杂着空气高速旋转,才错过了进入后水箱的分支管道,全部涌入了前水箱。
弄清“疾症”所在后,难题迎刃而解。经过多次的仿真计算和观察研究,团队在汲水管分叉处寻找到最合适的位置,添加上精心设计的导流片,强制部分水流进入后水箱。如此一来,极速的水流几乎能够同时填满4个水箱。
现在,仅需20秒,AG600就可从水面汲水12吨,汲水效率达到世界先进水平。
跨越海陆的试飞纪实
作为我国自主研制的大型水陆两栖飞机,AG600历经多年攻关,辗转全国多地完成陆上、水上、海上及各类极端环境、典型任务场景试飞,圆满完成取证前全部试飞科目,全方位验证了飞机在不同环境下的适航能力,为后续适航取证和批量运营奠定坚实基础。
2017年12月24日,AG600在珠海成功完成陆上首飞,迈出国产大飞机“水陆两栖”的第一步。2018年10月20日,飞机在湖北荆门漳河机场完成水上首飞,填补了我国大型水陆两栖飞机技术空白。2020年7月26日,AG600在青岛附近海域成功实现海上首飞,完成了从内陆水面到海洋环境的跨越,用行动诠释了航空报国的初心。
进入全面取证试飞阶段后,AG600研制团队辗转多地开展专项异地试飞,历时两年完成了水上、高寒、高温高湿、大侧风等极端环境试飞,以及典型灭火任务场景试飞。为抢抓高温高湿试飞窗口期,研制团队曾在一周内完成陕西蒲城、湖北荆门、海南三亚三地转场,并顺利完成8个科目试飞。
在各类高风险试飞科目中,飞机的平台性能得到充分验证,操稳特性符合设计要求,失速特性更优于预期指标,各系统功能运行可靠。
此次取证试飞,AG600还完成了平原、丘陵、高原等典型任务场景试飞,充分验证了飞机在不同地理环境下具备灭火能力,飞机的投水功能和效能也通过试飞得到全面验证。整个取证试飞阶段,AG600共完成2014个架次、10648个试验点、3560个飞行小时的飞行任务,连续创造了单月试飞架次、单机试飞架次与试验点产出率等多项纪录,刷新了国产新研大型飞机科研阶段试飞新纪录。
试飞过程中,研制团队突破了水上科目、灭火任务系统试飞的多项难题,填补了国内民机技术空白,同时通过全数字化平台应用大幅提升试飞效率,进一步完善了我国民机适航试飞体系。目前,AG600已圆满完成取证前全部试飞科目,研制全线正向着适航审定最终阶段全力冲刺,这型国之重器即将在守护绿水青山、筑牢生命防线的任务中发挥重要作用。
应急救援中坚力量
2024年3月,四川发生森林火灾,在短短4小时内完成所有准备,政府从千里之外调机到位,仅8小时就部署完毕。AG600执行灭火任务时,快速出动,精准投水、高效注/汲水,可连续多次扑灭火点。同月,在贵州黔西南的火灾救援中,两架AG600在4小时内完成部署,投水62次,在地面消防队员的协同下,短时间内扑灭了明火。实战证明,它不仅飞得稳、反应快,更成为中国应急救援体系的中坚力量。
在海上救援中,AG600的优势同样无可替代。当风浪太大时,它能空投救生艇与物资;条件允许时,则可直接降落在遇险区附近,救援人员十几分钟内即可将遇险者接上飞机。单次救援最多可达50人,这意味着它不仅能守护我们的蓝天,也能守护我们的深海。
2025年4月20日,AG600正式获得型号合格证,标志着它具备全面投入实战的能力。这是世界唯一一款同时满足海上救援与森林灭火双重任务的大型水陆两栖飞机。
“如今,当AG600飞越祖国山河,掠过碧海青山时,我总会想起那些在火场与海上的英勇战士们。如今,我们终于能以科技的力量守护与他们同样的使命。我们的努力,不仅是为了中国,更是为了全人类应对自然灾害的共同挑战。”黄领才说。
(延伸阅读)水上飞机的起源与探索
当莱特兄弟在1903年完成人类“首飞”的壮举时,一定不会想到飞机也能从水上起降。那一年,一名叫威廉·克雷斯的人制造出了世界上首架水上飞机。当时,这艘被称作“飞船”的装备,虽然最终没能飞起来,却为尚处于萌芽状态的航空领域提供了一个全新的选择。
1905年,年轻的法国建筑师加布里埃尔·瓦赞设计建造了一架底座装有大型浮筒的水上滑翔机,并亲自驾驶它进行了水上起飞试验。虽然这次试验结果不尽如人意,但飞机在水上起飞的可行性得到了进一步验证。
随后,越来越多的人加入对水上飞机的探索中。这里面,就包括被后世称为“浮筒式水上飞机之父”的亨利·法布尔。
在目睹了瓦赞的水上滑翔机试验后,出生于法国船舶世家的法布尔开始痴迷于水上飞机研究。1910年,法布尔驾驶着他的“鸭子”号飞机,在马赛附近的福斯贝尔河面完成了“首飞”——人类历史上首次水上起飞试验。
法国打开了水上飞机这扇大门,而美国则让水上飞机从试验品变成了实用品。在美国,格伦·柯蒂斯的名字几乎家喻户晓。实际上,在进入水上飞机这个全新领域前,柯蒂斯已经从事航空技术研究多年并取得了一定成就。1911年,柯蒂斯设计制造的D型水上飞机在圣迭戈成功完成水上起降,创造了连续飞行180公里的纪录。
至此,真正实用的水上飞机出现了。随后,为了促使水上飞机朝着更加实用的大型化发展,柯蒂斯又对水上飞机进行了深度改装,设计了船型机身,一举奠定了如今大型水上飞机的基本构型。
本文综合自人民网、科技日报、中国新闻网、新华网、央视新闻、中国水运网等媒体报道
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