中国水轰五飞机为何只造几架?水平太落后,与日机有代差
文|候知健
水上飞机必须拥有尽可能低的起降速度。同样速度下水阻力远大于空气阻力,速度越加大这个差距也加大的越快;起降速度的降低会使水上飞机大幅度的减小起飞临界阻力,获得非常明显的性能优势。另一方面水上起降面临着水浪和漂浮物冲击等问题,安全因素比陆地上要复杂的多,高起降速度和长距离高速滑行会严重的降低飞机的安全性能——超过90%的飞机事故都发生在起降阶段。
就像大多数水上飞机一样,水轰五出于安全因素选择了上单翼布局:为了防止喷溅起来的水浪打坏螺旋桨,一般原则是螺旋桨的下端必须与静水水面保证1.4米以上的距离。当时唯一可选的775涡轮螺旋桨发动机(涡桨5甲),螺旋桨直径3.9米,因此飞机的最大设计高度也被确立在4.5米。
水轰五由于飞机放大以后要使用4台发动机,取消了别-6的海鸥式机翼,采用了大展弦比(达到9)的平直翼。但是由于设计能力的严重匮乏,水轰五实际上根本没有做针对性的短距起落设计,不但机翼只能选取成熟但性能有限的翼型(翼根为NACA23018,翼尖为NACA4410),而且增升措施极为有限:除了螺旋桨滑流带来的未做任何增强的动力增升外,仅在中外翼后缘设置了8个简单开裂式襟翼。为了弥补机翼产生升力弱的问题,水轰五把机翼面积加大到了144㎡,正常起飞重量下翼载荷只有250kg/㎡,但起飞性能仍然严重不足:离水速度达到145km/h,而离水滑跑距离达到482m。
而日本的PS-1水上飞机在短距起降优化上相当完善,不仅在机翼前缘设计了长度超过翼展34%的缝翼,后缘设计了大幅强化的大面积的内、外襟翼;而且还设计了复杂的附面层控制手段,从发动机引出高压气流吹除内、外襟翼上的附面层,其最大偏转角度可以达到80、60度。通过这些复杂的增升手段,PS-1水上飞机正常起飞重量下的离水速度仅需要83.5km/h,离水滑跑距离仅需要250米;只相当于水轰五的57.5%和51.8%。
PS-1
水上飞机的一个重要特性是,在加大载荷(例如燃油、武器)以后性能的损失比陆地飞机大得多。除了像陆地飞机一样需要产生更多升力、克服更多气动阻力才能升空以外,加大的吃水深度会使水阻力急剧增加。水轰五和PS-1起飞时增升能力的差距,会更直接的体现在航程、实际可用载重量等方面。
水轰五和PS-1的差距是全方面的,不仅是性能上的,也是安全性和操纵效率上的。失速速度在130km/h左右的水轰五,与失速速度仅有74.2km/h的PS-1,在水面迫降时谁更安全,这不言自明。PS-1为了防止操纵面结冰引起失控和改善低速下的操纵响应,不仅给垂尾、平尾设计了加热除冰系统,而且极为奢侈的给水平尾翼、方向舵增加了附面层吹除系统,水平尾翼还进一步加装了缝翼。而反观水轰五,除了机翼前缘内有加热除冰设备便无善可陈。
水轰五增升手段的欠缺,一部分是我国气动水平的不足,另一方面则是当时的航空工业能力根本无法支撑复杂的液压、高压气体管路设计。我国航空液压体系从建国起直到现在历经了2代,分别是米格21引进时带来的21MPa体系和苏27引进时带来的28MPa体系。水轰五由于设计年代早而且仓促浮躁,其飞行控制系统甚至连全面21MPa液压化都没有做到:升降舵、方向舵是硬式操纵(拉杆、摇臂等)系统,副翼是混合式操纵(钢索、拉杆、摇臂等)系统,连助力器都没有。也就是说最大起飞重量45吨的水轰五在飞行过程中,操纵面的偏转完全依靠飞行员的体力通过机械结构放大后生拉硬拽——这对今天的飞机设计完全是不可想象的。
军队此后只装备了4架水轰五飞机,并艰难服役至今。有看法认为水轰五未能大量装备的主要原因还是机载设备的落后使其作战能力不如预期,反潜和反舰设备的性能落后和可靠性低下使其长期只能充当目视巡逻机使用。但这无法解释后来国内有了堪用设备也并未恢复水轰五生产的事实。水轰五的窘境,归根结底还是由于它自身的设计缺陷太多不堪使用,而且这些问题涉及基础设计的方方面面;不把整个飞机彻底推倒重新设计,就没有获得本质上改善的可能。
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