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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(shí),又在水中“來去自如”呢?這就不得不提到AG600飛機(jī)的設(shè)計(jì)核心,將水陸兩種起降模式合理恰當(dāng)?shù)厝诤显谝黄,設(shè)計(jì)出的特殊氣水動(dòng)布局。
從氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng)與水動(dòng)特性存在著明顯差異,給氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
同時(shí),飛機(jī)的船體外形難以按照氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)要求進(jìn)行減阻,而在具備船體的機(jī)身上設(shè)計(jì)能容納起落架系統(tǒng)的整流罩,設(shè)計(jì)足夠合理的機(jī)頭與機(jī)身艙內(nèi)空間,也是氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)的一大難題。
如果協(xié)調(diào)不好整個(gè)氣水動(dòng)布局的設(shè)計(jì),不僅會(huì)明顯增加飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,同時(shí)也難以保證其設(shè)計(jì)功能的完整性和適用性。在這種復(fù)雜的構(gòu)型設(shè)計(jì)中,既要滿足飛機(jī)既定的功能與性能設(shè)計(jì)需求,還要滿足嚴(yán)酷的重量設(shè)計(jì)指標(biāo),設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須要在氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)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(jì)方案。

為了滿足AG600飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采用了大量系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法和氣水動(dòng)布局綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù),在氣動(dòng)外形的總體布局設(shè)計(jì)、翼身組合體氣水動(dòng)布局的一體化設(shè)計(jì)、高升力機(jī)翼/襟翼/動(dòng)力裝置的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)身/船體氣動(dòng)外形的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)等核心設(shè)計(jì)中大膽創(chuàng)新,通過多方案權(quán)衡迭代與優(yōu)化,氣水動(dòng)特性影響因素的建模與綜合分析優(yōu)化等項(xiàng)目攻關(guān),圓滿完成了AG600飛機(jī)的氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)任務(wù),達(dá)到了頂層設(shè)計(jì)要求。

在AG600飛機(jī)的氣動(dòng)外形總體布局設(shè)計(jì)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(dòng)布局頂層設(shè)計(jì)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(jì)團(tuán)隊(duì)在飛機(jī)概念定義設(shè)計(jì)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(shí),在集成現(xiàn)有大型水上飛機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)時(shí),團(tuán)隊(duì)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(yàn)融入到AG600飛機(jī)總體氣動(dòng)布局的設(shè)計(jì)之中。
在AG600飛機(jī)的氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)中,創(chuàng)新更多體現(xiàn)在對飛機(jī)總體氣動(dòng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法中,通過使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段,提高了飛機(jī)總體綜合設(shè)計(jì)能力,也形成了優(yōu)良的總體設(shè)計(jì)方案。

而在AG600飛機(jī)翼身組合體氣水動(dòng)布局的一體化設(shè)計(jì)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(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)一體化布局。
為此,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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(dòng)特征,再通過水動(dòng)力試驗(yàn),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(jì)需求后,結(jié)合理論設(shè)計(jì)方法,利用前期研究中所獲得的大量氣水動(dòng)分析與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),完成氣水動(dòng)布局綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建與優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了飛機(jī)翼身組合體氣水動(dòng)布局的一體化設(shè)計(jì),得出了最佳的飛機(jī)翼身組合體氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)方案。

為降低AG600飛機(jī)在水面起降時(shí)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(shí)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(shí)的氣動(dòng)特性,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要對飛機(jī)的機(jī)翼/襟翼/動(dòng)力裝置進(jìn)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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(jì)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(jì)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分運(yùn)用理論分析、工程建模與估算、數(shù)值分析評(píng)估和風(fēng)洞試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了機(jī)翼/襟翼/動(dòng)力裝置的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì),提高了飛機(jī)的氣動(dòng)性能。
AG600飛機(jī)氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)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(jì)工作,是保證整個(gè)飛機(jī)的設(shè)計(jì)取得圓滿成功的基礎(chǔ),良好的氣水動(dòng)布局設(shè)計(jì)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(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)性能,使飛機(jī)的功能得以完整的實(shí)現(xiàn),為AG600項(xiàng)目最終的成功起到了決定性的作用。
通過AG600飛機(jī)氣水動(dòng)布局的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新,不僅滿足了大型水陸兩棲飛機(jī)的頂層設(shè)計(jì)需求,鍛煉了一支高水平的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),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(gè)高性能的平臺(tái),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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