國之重器：鯤龍AG600水陸兩棲飛機
來源：高端裝備發展研究中心
導讀
AG600是我國「三個大飛機」之一，是當今世界在研的最大一款水陸兩棲飛機。AG600是為滿足我國森林滅火和水上救援的迫切需要，首次研製的大型特種用途民用飛機，是國家應急救援體系建設急需的重大航空裝備。AG600總體技術水平和性能達到當前國際同類飛機的先進水平，完全具有自主知識產權，並滿足中國民航適航規章要求。2017年12月24日上午9點39分，AG600在廣東珠海實現了成功首飛。
AG600結構與強度
作為大型水上飛機，鑒於在起降和飛行時的特殊需求，AG600飛機的結構設計與選材與一般運輸機存在較大的差異。由於需要在水上作業，AG600的機體採用了V形船身、機身斷階、高支柱超靜定起落架、大型薄壁水箱等獨特結構，以減少機身在水面滑行的阻力並保證機體的水密性 。
另外，AG600兼有水上飛機和陸地飛機的特點，長期在高熱、鹽霧海洋環境下使用，不僅要承受普通陸上飛機固有的空氣動力載荷、地面載荷，還要承受飛機在水面起飛、降落和水面航行所帶來的水動載荷，因此載荷情況多樣、載荷分布複雜。
同時，由於其水陸兩棲的特性，對飛機的腐蝕防護能力也進行了充分、重點的針對性設汁。在機身材料方而，AG600採用了先進的複合材料和鋁合金，其中舵面和整流罩及背鰭全部採用高性能的複合材料製造。通過飛機內部結構的細節設計及先進的整體機械加工工藝，盡最人可能降低了飛機重量及單機成本。
機身結構：為適合在水上起降，AG600機身下部是一個多曲變截面的流線型船體結構，在機身底部設置有抑波槽，而上部則是傳統飛機座艙和通艙結構。機身的船體結構大量採用機械加工一體成形工藝製造，有效地減少了鉚接工作量及零件數量，同時也提高了了飛機的整體抗腐蝕能力，為飛機長期在濕熱環境下服役打下了良好的基礎。
在中機身地板下方布置有為滅火任務設計的前後水箱艙，還有主起落架連接裝置、水箱、舷窗、頂部應急出口和8個投水艙門。中後機身設置有通艙後左艙門和右艙門，以及布置在機身兩側的主起落架輪艙等結構。
主翼和尾翼結構：AG600機翼結構為懸臂雙梁式上單翼，展長38.8m，機翼面積167m。機翼分為中央翼和外翼段。中央翼平面形狀為矩形，中央翼段大部件由盒段、固定前後緣、左內襟翼組成，在盒段的左右共設置2個整體油箱，並採用先進的防腐密封體系，提高了耐腐蝕性能。在左右機翼下各安裝有一個起支撐輔助作用的浮筒，保持飛機在起飛和降落時的橫向穩定性，單個浮簡總長度5.8m。
在限定水文氣象條件下能滿足破損安全性條件。整個機翼以鋁合金結構為主，部分舵面採用了先進複合材料，如擾流片和副翼等。由於製造水平能力的提升，機翼在製造時採用大量的整體機加件，如整體機加壁板，整體梁、整體肋等，並且在整體壁板上採用了噴丸成形工藝。AG600飛機尾翼採用T形布局，水平安定面、垂直安定面採用金屬結構，升降舵、方向舵及背鰭部分採用碳纖維複合材料製成，背鰭天線罩和垂尾翼尖採用玻璃鋼複合材料製成。
由於通航需要，飛機的機翼和尾翼等氣動部件需要驗證氣動彈性性能。AG600進行T形尾翼顫振特性、螺旋槳發動機旋轉顫振穩定性的理論分析，並於2015年9月完成了AG600飛機尾段低速模型顫振風洞試驗，試驗結果與理論設計結果吻合良好。同時，飛機還開展了機翼發散分析、操縱效率計算、彈性載荷計算等，這些部為AG600飛機的氣動彈性適航性驗證提供了依據。
此外，由於使用模式的特殊性，AG600飛機在預期壽命內不僅要有在水面可重複安全起降的能力，還要保證飛機在滅火投水過程中的安全性，而且AG600飛機在惡劣天氣下的出勤率要比其他運輸類飛機高，遭遇大氣突風的概率更大。為此，AG600還完成了動態突風響應特性、滅火投水響應特性、水上起降響應特性的分析，為飛機的動態響應設計奠定了基礎。
起落架結構：由於AG600底部為船底外形，有密封及水動力性能要求，因此將起落架布置在機身兩側，可降低船底密封難度減少全機重量。當起落架收起時，主起落架收在機身兩側凸出的艙內。此形式雖然能有效減輕重量，但是對飛機的氣動外形、全機重心分配、適航主輪距要求及收放運動機構提出了很高的要求。起落架收放機構的形式對起落架的收藏空間影響很大，需要儘可能使收藏空間緊湊;同時由於起落架布置在機身兩側，靠近機身，起落架的收藏空間不會影響船底外形。利用CATIA三維建模及運動模擬技術，工程技術人員對不同的起落架布置方案進行收放模擬模擬，最終確定了起落架收放機構形式及收放路徑。綜合數字樣機模擬和原理樣機功能試驗結果，確定了起落架的收放方式，評形成可接受的起落架整流罩位置和外彤。
飛行載荷
AG600的飛行載荷設計按照CCAR25部C分部結構飛行載荷部分條款要求，前後共完成四輪飛行載荷設計計算，平均每輪計算可模擬多達27萬種設計工況，為全機靜力試驗打下了堅實的基礎。除了CCAR25部相關條款要求外，還根據AG600飛機的使用特點，飛行載荷專業的工作人員還編製了相應的專用技術條件，以充分考慮飛機在滅火作業等特殊使用條件下的飛行載荷情況。
在靜強度方面，AG600所進行的四輪全機有限元計算，均參考成熟機型的結構形式進行，計算範圍從主傳力結構設計到大開口結構設計。而飛機的穩定性計算同時對主要連接結構的多種計算方法進行分析對比，並總結出適合AG600飛機的計算方法，在分析計算的基礎上開展主要連接接頭試驗，為後續驗證試驗奠定一定的基礎。
在動強度方面，AG600則主要針對鳥撞分析及驗證、座椅應急著陸相關試驗驗證、上迫降分析、結構振動等民機結構相關的計算。
疲勞與損傷容限設計屬於AG600三大關鍵技術之一。由於該機的使用模式多樣、服役環境惡劣、結構形式複雜，增加了飛機結構疲勞和損傷容限評定的難度。經過調研與自身研究，該機基本上解決了疲勞和損傷容限的各項技術難點。
任務執行能力
AG600具有執行森林滅火、水上救援等多項特種任務能力，還可根據用戶的需要加改裝必要的設備，滿足執行海洋環境監測、資源探測、島礁運輸、海上緝私與安全保障、海上執法與維權等多任務需要。其中，AG600承擔森林防火任務時，一次可最多汲水12噸，可對一個標準足球場大小的火場進行有效撲滅;在執行海上救援任務時，AG600一次可救護高達50名遇險者。
AG600填補了中國航空工業的一項空白，也填補了中國在軍用和民用航空器領域的空白。AG600是四發螺旋槳發動機，能夠長時間低空低速飛行或著水飛行，也適合用作反潛巡邏機，對潛艇形成很好的壓制效果。憑藉較大的航程，AG600可第一時間到達南海的任何角落，是我國在南海進行巡邏和救援的很好工具。軍事專家李莉在接受人民網的採訪時表示，AG600最大的用途是在發生不可預知的海難或有重大救援需要時擔負最核心的救援任務。未來，用AG600實施海上救援是理想的選擇，它可以在江河湖海等普通飛機無法降落的地方降落，其應用條件比普通飛機低得多，應用前景廣闊。
此外，與其他水上飛機不同的是，AG600擁有機輪，可同時在陸地和水面上自由起降，實際是一個水陸空「三棲飛機」。
AG600飛機技術水平
世界水陸兩棲飛機的發展已經有接近100年的歷史，而且仍然在不斷革新。目前世界上投入使用的大型水陸兩棲飛機大約有300多架。為了體現AG600所處的水平，以日本的US-2飛機進行對比：
此外，全機共有5萬多個結構及系統零部件、近120萬個標準件，98%的結構及系統零件由國內供應商提供;全機機載成品90%為國產產品。國內共有20個省市、150多家企事業單位、十餘所高校的數以萬計的科研人員參與了項目研製。可以說，AG600飛機不僅為未來我國更先進的兩棲飛機研製打下基礎，全新的設計和製造技術，也成為我國航空工業取得新突破的有力保證。
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