吴大卫航空知识专栏：灵动于水天之界——超轻型水陆两栖飞机巡览(二)

编者：吴大卫，1984年生于南京，2012年在北京航空航天大学获得工学博士学位，现为中国商飞上海飞机设计研究院高级工程师。研究方向为：飞行器设计。他是一名纯正的航空科技研究专家，更是一名执着的航空爱好者，他知识广博，他对于飞机的设计理念走在了世界前沿(本人一直要求删除，但编者认为他是位棒哒哒的飞机设计专家，是得到众人认可的)。

    船身式布局的水陆两栖飞机一般使用翼尖平衡浮筒来提供在水面倾斜漂浮时的扶正力矩。我国航空爱好者吴征自己设计制造的“军舰鸟”超轻型水陆两栖飞机便属于这种船身 翼尖平衡浮筒布局，如图13。“军舰鸟”自2003年首飞成功以来，经过多次改进已经成功飞行近百个起落，虽然完全是私人自己研发的作品，但是确实在我国水上飞机和水陆两栖飞机发展历程中具有不小的开创性意义。

图13 “军舰鸟”采用典型的船身 翼尖平衡浮筒布局

    “军舰鸟”采用的是纵列双座式座椅配置，船身瘦长，其目的是为了在发动机功率有限的条件下尽量减小船身的迎面阻力，同时第二个乘员座椅位于飞机设计重心处，单人或双人飞行都对飞机重心前后位置影响很小。采用纵列式座舱布局的还有意大利的“巴甘菲比奥”(Baganfibio)、挪威的“奥姆希德”(Omsider)和法国的“遄塞特”(Transat)-MD3等机型，如图14。

图14  纵列双座的“遄塞特”-MD3，采用复古的双翼设计，其机头外形显得十分卡通

    其实对于双座级别的超轻型飞机，在座舱布局是纵列式好还是并列式好的问题上一直有争论。并列式座舱布局的主要优点是可以双人共用一套仪表，驾驶员和乘客的前向视野都很好，但宽机身也会使全机气动阻力增加，同样性能下发动机的需用功率相对高出约15%-20%。并列式座舱的超轻型飞机在单人飞行时往往需要在空座上安装配重以调整重心。巴西麦考利夫(Microleve)公司生产的“柯塞里奥”(Corsario)，采用了视野良好的并列式座舱，它具有全封闭式和只带前风挡玻璃的半开敞式两种座舱形式可供选择，但在单人飞行时由于全机重心后移，不得已必须在乘客的右侧座椅上安装沙袋进行重心位置的补偿，如图15。

图15 “柯塞里奥”在湿地资源丰富的泰国受到欢迎，注意右座用于单人飞行的配重沙袋

      如前文所述的原理，并列式座舱布局的超轻型水陆两栖飞机船身较宽所带来的优点是横稳心较高，漂浮稳定性好，因此只需要较小体积的翼尖平衡浮筒就能满足扶正力矩的要求，这对减小全机气动阻力有些好处。此外宽机身在起飞滑水时还可以提供较大的水动升力，对降低起飞离水速度和提高滑行稳定性都是有利的，这一优点是纵列式座舱布局的瘦长船身所不具备的。为了改善瘦长船身的滑水特性，纵列双座的“奥姆希德”(Omsider)采用了一举两得的舯部浮体设计以局部加宽机身，同时作为主起落架舱，如图16；而“巴甘菲比奥”(Baganfibio)也是纵列双座，它采用了更极端的水鳍设计，彻底取消了翼尖平衡浮筒，而且水鳍在飞行时也能提供一定的升力，如图17。

图16 “奥姆希德”的瘦长船身局部加宽以提高水动力学性能

图17 “巴甘菲比奥”采用了道尼尔风格的水鳍设计，取消翼尖平衡浮筒，水鳍具有翼型剖面

    必须补充说明一下，在水上飞机和水陆两栖飞机的发展历程中，德国的道尼尔公司以惯用水鳍而著称。这一风格贯穿于道尼尔公司大大小小的设计作品中，如图18-20。在这些设计中，水鳍同时作为浮体、升力面、起落架舱、油箱甚至作为机翼的支撑结构，飞机在水面停靠漂浮时水鳍又是一个良好的临时工作台或登机梯，可以说这一设计概念被道尼尔公司发挥到了极致。

图18 换装普惠PT6A-45涡桨发动机的Do-24ATT

图19 道尼尔“海星”(Seastar)

          
图20 道尼尔Sray-007，注意水鳍后缘的断阶

（未完待续请见吴大卫航空知识专栏第三期）