水陆两栖飞机水面高速滑行汲水技术浅析

水陆两栖飞机水面高速滑行汲水技术浅析

谢辉

中航通飞研究院有限公司广东珠海519040

摘要：水陆两栖飞机可以在水上完成起降，且其船体结构可设计为水箱，能够在火灾区域附近水域通过高速滑行方式汲水，快速飞至火灾区域执行投水灭火任务，具有很强的机动性、灵活性、执行灭火任务速度快、灭火效率高。在此平台基础上，研究出高校可靠且满足飞机安全要求的水面高速滑行汲水原理和操作流程，将可极大的提高大型水陆两栖飞机灭火效率和安全性，推动大型水陆两栖飞机在在航空灭火救援体系中的应用。关键字水陆两栖飞机水面高速滑行汲水汲水操作流程

1前言

据统计，全球每年森林火灾的发生次数约在22万次以上，每年烧毁的森林面积超过640万公顷，约占世界森林覆盖率的0.23%以上，我国森林面积为1亿2千万公顷，而每年被火灾吞噬的森林面积为110万公顷，占全国森林面积的0.8%-0.9%，可见森林火灾的危害是相当严重的【1】。从50年代起，国外就大力发展航空灭火，例如俄罗斯、加拿大、美国和日本等国，他们设计和使用各种类型的灭火飞机进行航空灭火[2]。目前我国航空灭火主要以直升机和小型固定翼飞机灭火为主，其载水量较小，取水慢，降低了灭火效率，常常失去最佳灭火时机。

水陆两栖飞机和其他灭火飞机相比可以在水上完成起降，且其船体结构可设计为水箱，能够在火灾区域附近水域通过高速滑行方式完成快速汲水，巡航至火灾区域执行低空投水灭火任务，具有很强的机动性、灵活性、执行灭火任务速度快、灭火效率高，特别对大规模火灾十分有效，因而在欧洲以及北美等地区的航空灭火任务中已经得到广泛的应用和推广。

本文主要基于水陆两栖飞机平台，对水面高速滑行汲水设计原理方法和操作流程进行研究，从而提高大型水陆两栖飞机水面高速滑行汲水效率和安全性，推动大型水陆两栖飞机在在航空灭火救援体系中的应用。

2世界水陆两栖灭火飞机简述

别-200飞机，该飞机是俄罗斯伊尔库特公司在A-40“信天翁”两栖喷气式水机的基础上研制出作为消防用的一款大型水陆两栖飞机。别-200消防飞机全长32.1m，宽32.8m，最大起飞重量37.2吨，安装了8个水箱，最大可载水12吨，可在机场加水，也可以再开阔水域通过水面滑行12-14秒来汲取灭火用水【3】。

US-2飞机，该飞机是日本日本新明和工业股份公司计划研制的一款消防型两栖飞机。US-2消防飞机全长33.3m，宽33.2m，最大起飞重量47.7吨，其载水量可达15吨【4】。

国内在研某大型水陆两栖飞机，该飞机是航空工业根据国家应急救援体系建设的整体规划和应急救援装备建设的发展现状，结合水陆两栖飞机的独特优点，着重围绕满足森林灭火、海难救护等方面的迫切需求而开发研制的一种应急救援航空装备。飞机可在机场预先注水灭火，也可飞往目标水域滑行汲水灭火。飞机在机身船体部位设计4个水箱，最大可载水12吨，预计12秒可完成水面高速滑行汲水。

3水面高速滑行汲水原理

为满足水陆两栖飞机高速水面滑行汲水要求，结合水陆两栖飞机水上起降设计特点，在飞机船底段阶处设计2个汲水斗，当飞机在水面高速滑行时，汲水系统可控制汲水口伸出，利用水流冲击和汲水管引流来完成4个水箱的快速汲水任务，同时通过在管道上布置阀门的方式实现不同水箱的汲水量控制，当水箱汲满水时，汲水系统可控制汲水口收上，飞机加速起飞，完成水面高速滑行汲水任务。

4水面高速滑行汲水操作流程

根据上述水面高速滑行汲水设计原理，设计汲水斗收放、水箱阀动作的操作流程，明确出每个操作步骤的合理判据，达到水陆两栖飞机安全快速汲水的目的。

汲水前准备：飞机盘旋观察汲水水域状态，确定浪高、水域面积、水面障碍物布置等是否满足飞机起降要求，若均满足要求，可以启动汲水流程，汲水开始；

步骤一：判断飞行高度是否安全，判断水箱内是否无水，水箱投水舱门是否锁好；当全部条件满足时，则可执行汲水量选择；

步骤二：根据飞机水箱设计情况以及当前可载水情况选择汲水量，即控制预备载水水箱上的阀门打开；

步骤三：操纵飞机入水，并保持水面高速滑行；

步骤四：判断飞机是否入水，预备载水水箱上的阀门是否打开，水面滑行速度是否满足汲水要求，当全部条件满足时，可执行汲水斗放下；

步骤五：控制汲水斗放下，借用水陆两栖飞机水面高度滑行时的水流冲力，将水流快速引流至水箱；

步骤六：判断预备载水水箱是否装满水，同时计时，若水箱未满且设定时间未到，则保持汲水斗放下，继续汲水；若水箱已满或设定时间已到，则自动收上汲水斗，关闭水箱上的阀门；

步骤七：判断汲水斗是否收上到位，同时计时，若设定时间未到，则继续收汲水斗；若设定时间已到但未收上汲水斗，则系统报故；若汲水斗已收上，则可操纵飞机水上起飞；

步骤八：操纵飞机水上起飞，爬升至安全高度，结束汲水流程，汲水结束。

5结论

通过设计汲水斗、汲水管、阀门以及控制系统来显现水陆两栖飞机水面高速滑行汲水原理，通过判据的设定，设计出水面高速滑行汲水操作流程，确保水陆两栖飞机水面高速滑行汲水效率和安全性，可推动水陆两栖飞机在在航空灭火救援体系中的应用和发展。

参考文献

【1】魏茂洲，王克印．森林灭火装备的现状与展望．林业机械与木工设备．2006，34(7)

【2】肖刚.国内外森林防火技术现状及趋势探讨[D].硕士毕业论文,天津大学,2005

【3】曲东才．俄罗斯别-200多用途水陆两栖飞机[J].航空科学技术.2005（1）：28-30

【4】http://news.ifeng.com/mil/air/hkyw/detail_2010_05/18/1528724_0.shtml[OL]