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作為我國首款大型水陸兩棲飛機(jī),AG600是如何能做到“展翅高飛”的同時,又在水中“來去自如”呢?這就不得不提到AG600飛機(jī)的設(shè)計核心,將水陸兩種起降模式合理恰當(dāng)?shù)厝诤显谝黄穑O(shè)計出的特殊氣水動布局。
從氣水動布局設(shè)計方面來看,AG600飛機(jī)既要按照陸基飛機(jī)的起降模式,使用起落架系統(tǒng)來完成陸上起降,同時還要按照水上飛機(jī)使用船體滑行的模式,來完成水上起降,而這兩種起降模式的氣動與水動特性存在著明顯差異,給氣水動布局設(shè)計帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
同時,飛機(jī)的船體外形難以按照氣動外形設(shè)計要求進(jìn)行減阻,而在具備船體的機(jī)身上設(shè)計能容納起落架系統(tǒng)的整流罩,設(shè)計足夠合理的機(jī)頭與機(jī)身艙內(nèi)空間,也是氣水動布局設(shè)計的一大難題。
如果協(xié)調(diào)不好整個氣水動布局的設(shè)計,不僅會明顯增加飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,同時也難以保證其設(shè)計功能的完整性和適用性。在這種復(fù)雜的構(gòu)型設(shè)計中,既要滿足飛機(jī)既定的功能與性能設(shè)計需求,還要滿足嚴(yán)酷的重量設(shè)計指標(biāo),設(shè)計團(tuán)隊必須要在氣水動布局設(shè)計中采用新思路和新方法,才能在矛盾中找到解決問題的設(shè)計方案。
為了滿足AG600飛機(jī)的總體設(shè)計要求,設(shè)計團(tuán)隊采用了大量系統(tǒng)工程設(shè)計方法和氣水動布局綜合優(yōu)化設(shè)計技術(shù),在氣動外形的總體布局設(shè)計、翼身組合體氣水動布局的一體化設(shè)計、高升力機(jī)翼/襟翼/動力裝置的綜合優(yōu)化設(shè)計、機(jī)身/船體氣動外形的綜合優(yōu)化設(shè)計等核心設(shè)計中大膽創(chuàng)新,通過多方案權(quán)衡迭代與優(yōu)化,氣水動特性影響因素的建模與綜合分析優(yōu)化等項目攻關(guān),圓滿完成了AG600飛機(jī)的氣水動布局設(shè)計任務(wù),達(dá)到了頂層設(shè)計要求。
在AG600飛機(jī)的氣動外形總體布局設(shè)計中,通過對頂層需求的梳理與分解,形成了完整嚴(yán)密的飛機(jī)氣水動布局頂層設(shè)計要求,為了在諸多形式各異的總體構(gòu)型中優(yōu)選出最合適的總體布局,設(shè)計團(tuán)隊在飛機(jī)概念定義設(shè)計階段,就從翼身組合體的布局形式、尾翼的多種布局形式、起落架布局形式等方面展開了全方位的權(quán)衡研究。
同時,在集成現(xiàn)有大型水上飛機(jī)的設(shè)計優(yōu)點(diǎn)時,團(tuán)隊更加深入細(xì)致的分析了其他水上飛機(jī)在使用中出現(xiàn)的問題,對總結(jié)出來的問題進(jìn)行討論,并將研究經(jīng)驗融入到AG600飛機(jī)總體氣動布局的設(shè)計之中。
在AG600飛機(jī)的氣動布局設(shè)計中,創(chuàng)新更多體現(xiàn)在對飛機(jī)總體氣動設(shè)計的設(shè)計方法中,通過使用先進(jìn)的設(shè)計方法和手段,提高了飛機(jī)總體綜合設(shè)計能力,也形成了優(yōu)良的總體設(shè)計方案。

而在AG600飛機(jī)翼身組合體氣水動布局的一體化設(shè)計中,最關(guān)鍵的問題還在于如何優(yōu)化機(jī)翼/機(jī)身/船體/船體斷階幾者之間的氣水動設(shè)計關(guān)系,優(yōu)化機(jī)翼與船體斷階的最佳相對位置,并與全機(jī)重心范圍合理匹配,最終得出最合理的氣水動一體化布局。
為此,設(shè)計團(tuán)隊通過使用理論分析、數(shù)值模擬等手段對陸上構(gòu)型的起降特性進(jìn)行準(zhǔn)確分析,全面掌握陸上起降的氣動特征,再通過水動力試驗,掌握飛機(jī)水面滑行起降的典型工況及滑行特點(diǎn),分析兩種不同起降模式對機(jī)翼/斷階位置的設(shè)計需求后,結(jié)合理論設(shè)計方法,利用前期研究中所獲得的大量氣水動分析與設(shè)計數(shù)據(jù),完成氣水動布局綜合優(yōu)化設(shè)計平臺的搭建與優(yōu)化設(shè)計模型的建立,最終在滿足兩種不同起降模式的多種要求中,實現(xiàn)了飛機(jī)翼身組合體氣水動布局的一體化設(shè)計,得出了最佳的飛機(jī)翼身組合體氣水動布局設(shè)計方案。

為降低AG600飛機(jī)在水面起降時的水載荷,提高飛機(jī)的抗浪能力,盡可能縮短飛機(jī)的水面滑行距離,同時為了優(yōu)化飛機(jī)在高空高速巡航和低空低速搜索巡航時的氣動特性,設(shè)計團(tuán)隊需要對飛機(jī)的機(jī)翼/襟翼/動力裝置進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計。
在巡航構(gòu)型中,要針對機(jī)翼的巡航阻力和力矩進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化,在起降構(gòu)型中,要綜合考慮利用螺旋槳滑流,對機(jī)翼和襟翼以及短艙構(gòu)型進(jìn)行一體化優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計團(tuán)隊充分運(yùn)用理論分析、工程建模與估算、數(shù)值分析評估和風(fēng)洞試驗等手段,在全面考慮各種飛行工況需求的基礎(chǔ)上多方案權(quán)衡優(yōu)化,實現(xiàn)了機(jī)翼/襟翼/動力裝置的綜合優(yōu)化設(shè)計,提高了飛機(jī)的氣動性能。
AG600飛機(jī)氣水動布局設(shè)計是大型水陸兩棲飛機(jī)獨(dú)具特色而又十分關(guān)鍵的核心設(shè)計工作,是保證整個飛機(jī)的設(shè)計取得圓滿成功的基礎(chǔ),良好的氣水動布局設(shè)計能彌補(bǔ)水陸兩棲飛機(jī)存在的一些不足之處,最大限度的提高飛機(jī)的綜合性能。
AG600飛機(jī)高效的氣水動優(yōu)化設(shè)計與創(chuàng)新,不僅保證AG600飛機(jī)在起降和巡航飛行中獲得最佳的氣水動性能,使飛機(jī)的功能得以完整的實現(xiàn),為AG600項目最終的成功起到了決定性的作用。
通過AG600飛機(jī)氣水動布局的設(shè)計與創(chuàng)新,不僅滿足了大型水陸兩棲飛機(jī)的頂層設(shè)計需求,鍛煉了一支高水平的設(shè)計團(tuán)隊,還為提升我國大型水陸兩棲飛機(jī)的滅火和救援任務(wù)能力提供了一個高性能的平臺,填補(bǔ)了我國大型水陸兩棲飛機(jī)研制領(lǐng)域的空白。
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