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本帖最后由 晨枫 于 2022-2-13 09:01 编辑
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8 q; A& i: \$ ^. U. lAG600的3号机即将首飞，这架很缺乏存在感的“大飞三剑客”之一终于重回人们视界了。这也许AG600“洗心革面”的机会。
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AG600的3号机即将首飞
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+ X/ Z; @4 C) [ P: u+ I) t2 ]在透露的新闻图片中，3号机的机头缩短了，驾驶舱抬高了，翼下出现明显的作动器整流罩。据推断，略为抬高的驾驶舱下可恢复一点损失的机内有用空间，但翼下整流罩意味着采用了增升效率大大提高的多缝襟翼。在森林灭火中有利于极低空作业，作为通勤飞机则有利于在狭小水面上起落。也就是说，AG600的重点可能从海上转向河湖。这是走正道了。
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+ V/ {. O( W5 x% Y2号机是简单的单缝襟翼
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双缝、三缝襟翼的增升效率更高，但结构、重量、可靠性的代价也越大4 @5 S( Z" o4 J$ k4 |7 ?" ~/ j
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: d: [9 F6 Y0 c4 C6 R但多缝襟翼的增升效果也是刚刚的，对于短距离起飞、降落要求特别高的飞机上常用，这里是C-17& ?: h* I* J* ?6 H
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中国有很多大江大湖，沿岸常为人口聚居地区。各种高速公路、大桥自然改善了交通，但总是受到地理限制。用水机可以在不占用地面和水面的情况下，大大改善沿岸人民的中程通勤和出行，水陆两用更是连接水乡人民到枢纽机场的理想交通工具。
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, Z$ H( @1 m. R8 C中国还有很大的森林防火需求，不过空中救火有水源距离的问题，距离一远，空中救火的效率急剧下降。中国的林区经常远离大江大湖，这是AG600没法解决的问题。5 N* A' N% W, A" I( E' c1 i
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反观海上，水机的种种优点在使用中很容易被缺点抵消，实际上很鸡肋。AG600一开始的设计重点是错误的，好在及时纠正了。9 v2 y- d+ j/ j; b) b, |' B- i
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对了，水机有船形机体和浮筒两类，但浮筒只能用于小型、低速的水机，大型水机不可能用浮筒。首先不能提供足够的浮力，否则浮筒就要巨大无比了；其次起飞、着陆时浮筒阻力对机翼、机体的“拉扯力”太大。所以10座以下的小飞机陆改水用浮筒还有可能，大飞机只能用船形机体，不可能用浮筒陆改水。% }: ]: J7 U6 F1 X; [
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想起来三年前写过一篇“诋毁”AG600的文章，投到《航空知识》，很久没有回音，后来才搞清楚：总师就在编委，前不久刚赞美过，“不大方便”。忘记了这篇是否贴到爱坛来过，再贴一次吧。2 g; j# d' ` ]) W% |
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AG600：浪费的机会
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AG600“鲲龙”是中国大飞三剑客之一" ?$ g& R: G! f6 M% |( J
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$ w2 P5 z: [6 ~# s0 N& t# p不仅能从水上起飞、降落，也可在陆上起飞、降落
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* U- V6 l, |* Z: a! W2 g7 b( P# S+ ZAG600“鲲龙”是中航工业新研制的大型水上飞机，这是中国大飞三剑客之一，另外两个成员是运-20和C919。AG600的一号机在2016年7月23日下线，2017年2月13日首飞。AG600是目前世界最大的水陆两用飞机，主要用于海警巡逻、空中灭火和海上救援，最大起飞重量53.5吨（陆上）和49.8吨（有风浪的海上），最大航程5300公里（一期达到4500公里），最大航速555公里/小时（一期达到500公里小时），采用4台WJ6涡桨发动机，可一次救援50名水上遇险人员。; }# B. h4 E: Y& ~# E
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AG500是水轰-5的后继，在气动和水动布局上十分相似。水轰-5是中国从苏联别-6改进加大而来的，最初目的是用作海上轰炸和反潜巡逻，但长期缺乏配套的反舰导弹和反潜探测设备，低下的飞行性能早已不可能满足海上突防的要求，日常使用中又限制多多，只制造了7架（实际交付海军4架）就停产了。海军对这些水轰-5也是三心二意，基本上能用就用、用坏就扔，现在已经全部退役。大兴安岭火灾后，水轰-5改装为灭火飞机提上日程，并成功地试验，但最后还是销声匿迹了。: n( u! i% l% H" n8 S
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2 i( s! `1 @) u z5 QAG600是接替水轰-5的3 o) ?3 P2 n! R
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, ~6 L! e! F/ k, U) f9 K5 J水上飞机在战前航空有特别重要的地位，泛美飞剪曾经是太平洋上唯一的洲际飞行客机) v* e2 M" i- z! i/ }8 s# r$ T! V
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0 m9 O! ^* }2 c, j% \& J美国休斯Spruce Goose（直译为云杉鹅）是历史上最大的水上飞机，翼展超过波音747和空客A380
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2 K) ]0 u/ J$ A# ]从航空时代的一开始，水上飞机就是很诱人的技术路线，但也是很令人伤心的技术路线。在早期，跑道就是平坦的草地，大型飞机需要的的很长、很平整的硬质铺装跑道是不可能的奢侈，平坦的水面就是天然的替代。大型飞机接地时，起落架的受力十分严峻，这也是早期飞机难以解决的问题。帕维尔·苏霍伊的航空生涯就是从设计起落架开始的。水上飞机则用整个机体接触水面，把点受力化解为面受力，解决着陆时的受力问题，也是有利的。尽管后来水上飞机也具有陆上起飞、降落能力，成为水陆两用飞机，人们还是习惯性地简称为水上飞机。
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/ e3 m1 o& e+ m& r水上飞机需要船型机腹提供浮力和水上航行能力
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轻型水上飞机也可以用浮筒起飞、降落: C# ^% k/ F6 N% q; n$ ]4 Q G
- w* w6 L+ M' r; q- B0 y水上飞机需要船型机腹才能在水面浮起和航行，或者通过支架连接的大型浮筒。这使得水上飞机的飞行阻力很大。在航速不高的战前年代，这不是太大的问题。但随者飞机速度的迅速提高，水上飞机的阻力成为不可接受的缺点。 V! S7 ]) M* j' E$ x, V
2 A7 `4 c$ E7 V/ X: i在二战年代，美国PBY“卡塔琳娜”是成功的反潜巡逻机，并担任海上救援，在搜索和打击德国和日本潜艇方面起到很大作用，也成功地营救上来很多落水的飞行员。“卡塔琳娜”也经常用于岛屿联络和补给。但这是水上飞机在军事领域最后的成功应用。
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9 R( d( |3 P8 k/ m$ y" p2 jPBY“卡塔琳娜”在战时获得成功应用，但这也是军用水上飞机的天鹅之歌了
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7 t6 r# `8 B6 h+ B; o水上飞机可在水面起飞和降落，可以在海面上降落后搜潜，按理说应该在战后继续获得各国海军的青睐，但速度和机动性严重限制了战术价值。在海上反潜方面，固定翼飞机的速度、航程远远超过水上飞机，使用、维护也更加便利。水上飞机和船一样，也有海水腐蚀问题。由于用料不可能像船一样厚实，还需要额外呵护。水陆两用飞机一开始就是为了能从海里直接开上陆地冲洗方便而设计的。即使在现在，只要有条件，海上使用的水上飞机也是用完就上岸用淡水冲洗的。8 \4 j6 T6 `& G0 m
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在喷气时代，水上飞机的发展严重落后于陆上飞机。喷气发动机防止溅水的问题还有办法解决，最大的问题依然是船型机腹的气动性能太差，但气动性能好的机体的水动力特性太差。
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3 y" R# o% v. Q1 S马丁P6M“海霸王”是水上轰炸机，试飞成功后下马了
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康维尔F2Y“海标枪”甚至达到超音速，最后也下马了
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9 Q f4 u& |5 J( |采用独特的水滑橇起落架，机体本身提供浮力，滑橇只在高速情况下伸展，停泊和低速时贴身收起
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4 I9 k6 _0 R7 R苏联在冷战末年研制的别-40在技术上很惊艳，但也下马了
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缩小后作为别-200推出，作为灭火飞机获得一些成功，但也是远远达不到期望% j( m/ q' `- z3 J! n/ A ~, @2 V
$ w2 w6 ]4 K# W5 d水上飞机可在水上起飞、降落的特点在大量实践中得到重新认识。水上飞机可以在水上起飞、降落不假，但对风平浪静的要求很高。在二战中，海情太差而影响出动的事情不在少数。在雷达和航程有限的战时，依托岛岸就近部署水上飞机有利于目视搜索。但在雷达和航程都大大发展的时代，固定翼飞机可以在更短的时间内扫过更大的海区，而出动条件反而比水上飞机更加宽松，水上飞机的优越性就大打折扣了。
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对于海军来说，水上飞机可在几个方面发挥作用：7 B! r# {4 `/ @& T$ N/ K; D
1、 海上攻击
$ h2 |' S. [% v/ V* T' w( r2、 反潜巡逻+ [1 ?) ]. w" p7 e
3、 搜索救援
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由于飞行性能限制，各国海军早就断了用水上飞机进行海上攻击的念想。即使在二战中，“卡塔琳娜”也只是反潜和搜救，不用于海上攻击。中国的水轰-5可能是世界上最后一架还以海上攻击为主要任务的水上飞机，尽管这任务也半途而废了。; U5 n& ?! }" v6 a+ {6 P
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由于固定翼飞机的速度、航程、搜索手段的进步，水上飞机在反潜巡逻方面已经没有优势了。尤其是在固定翼反潜机开始使用抛放式主被动声纳浮标后，水上飞机可在海面降落后用声纳直接搜潜的优势也没有了。反过来，水上飞机在水上降落后，要航行到指定位置，放下声纳搜潜，然后收起声纳，起飞后到几十公里外的下一个海区再次降落，再航行到指定位置，重复搜潜循环。这比固定翼反潜机抛洒声纳浮标的速度要慢多了，很可能让潜艇溜走。另外，这样反复地起飞、降落十分耗油，使得水上飞机理论上的航程优势荡然无存。
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6 b: k" [/ z# I搜索救援是水上飞机唯一有优势的地方，但这优势也很不可靠，关键还是在起飞、降落对海情的要求。水轰-5可在2.8-3米浪高的时候起飞、降落，这在现代水上飞机里属于很高的。但这样的中等海情已经是极限条件了，并不是能常年在这样的条件下出动的。战时搜救是不看天气海情的，平时搜救则基本上都是坏天气、高海情的时候才有需要。这使得固定翼飞机反而有优势。虽然不能在海上降落，直接救人，但可在坏天气出动，速度快，航程远，到达及时，搜索效率高。发现遇险者可以低空抛放救生器材，帮助遇险者存活到更多搜救力量的到达。水上飞机可以降落海面直接捞人的优越性只是理论上的，不仅受到海情限制，还要受到遇险现场海面漂浮物的威胁。, p) d M4 H% D: C/ m# ^
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联络补给的问题和搜索救援差不多，也是太受天气和海情的限制，实际上实用性不高。
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. Q6 b1 ?: }2 f2 [, V! Z! ]! r在缺乏机场的岛屿部署是水上飞机的一个可能的应用，但出动率不仅依然受到天气和海情的影响，还受到岛上淡水供应的影响。从海水里开上岸的水上飞机需要尽快用淡水冲洗，避免海水腐蚀，而大量淡水不是一般的海岛上能供应的。
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8 h: Z4 }6 v# s) }+ G0 Z日本新明和PS-1是战后西方最主要的军用水上飞机 a1 h7 |0 B2 W3 e3 B
D# c; G7 A& y$ U0 X由于这些问题，战后各国对军用水上飞机的热情很低。苏联的别利耶夫系列在不紧不慢地进行，此外就只有日本新明和的PS-1反潜机（US-1是搜救型，US-2是改进型），再就是中国的水轰-5。/ h6 A" T. S- X
% L9 M7 M% O- W# |在民用方面，小型水上飞机只要有一片宽大水面就可起飞、降落，应用很灵活，旅游观光、休闲（比如钓鱼）都适合，也用于边远海岛和湖区的空中通勤。但对于大型水上飞机来说，除了海上搜救，最大的应用就是森林灭火。# D( d! j. }6 t; v/ w% Z* ]
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水上飞机可以直接用原本作为浮体的机腹空间作为水舱，在水面上大迎角滑行时，打开冲压口取水，然后直接起飞。飞到火区上空时，在低空洒水灭火。加拿大和俄罗斯大量使用水上飞机，就是作为这一应用。% ?. n5 l& _( q c
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加拿大飞机的CL215可能是最成功的水上灭火飞机
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3 O% \- V0 _0 ~- ~7 Q经常用于森林灭火8 Y% u. T5 t! @% @3 _# l9 w
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( E% {& C. u3 S2 \4 I5 m! A俄罗斯的别-200也主要用于森林灭火
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水轰-5也进行过灭火改装，试验本身是成功的，但最后还是因为种种原因没有推广使用: {$ j! Z; p" k. g* ?6 e$ E* P
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与直升机灭火相比，水上飞机速度更快，航程更远，载水量更大，应该具有更好的灭火效果，但恶魔总是在细节之中。
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: Z1 ?: [7 Y7 ^) V灭火飞机要取水，需要有就近的水场。另外，森林最好在平原或者缓缓起伏的山地，而不是在崇山峻岭之众。这方面，加拿大得天独厚。加拿大的森林集中在北方，这是冰川退缩后形成的地形，有星罗棋布的大小湖泊，这使得加拿大拥有世界20%的淡水，而且大多靠近林区。海岸森林同样受益，冰川割裂形成无数岛屿和峡湾，不仅是天然的就近水源，也形成天然的火场隔离带。
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内陆山区也因为冰川的切割而形成明显的峡谷走向，便利灭火飞机的使用。空中灭火洒水相当于水平轰炸，需要尽量直线的接近和离去航线。另外，精确命中本来就是挑战，但高度一高，速度一快，抛洒的水不仅飞散，还可能根本达不到火场就已经被低空风和火场的上升热气流吹散了。即使在较好的条件下，空中洒水的利用率也不超过70%。经验表明，空中洒水的高度不宜超过50米，速度不宜超过180公里/小时。这是绝对的超低空飞行，而且速度只勉强高于失速速度。( F; M* o" B5 s. ~6 t7 ^
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按照正常的森林灭火条件，在密集森林投水灭火时，考虑到树冠的影响，直接灭火的水量不能低于2升/平方米。空中灭火不以直接扑灭火情为目标，一般只是增加林木湿度，阻滞火情的蔓延。但只能直线水平抛洒的灭火飞机的航线难以与通常呈不规则形状的火场边缘相吻合，进一步降低消防隔离带的投水利用率。, \* A3 A* v5 I' s' @! ~/ n
+ Q: U' v5 y6 u$ ^- }% [灭火飞机的载水量大，但投水利用率差，还受到远离取水场的限制。中国森林集中在三北地带，要么是高峻的山地，要么是缺水的地区，使得灭火飞机的优越性在中国难以发挥。
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* i$ g% Y8 b- c; a2 H2 {( H- V在兴安岭森林火灾后，水轰-5做过灭火改装，并进行了成功的试验。改装的难度不大，1987年6月开始改装设计，10月就完成了地面和滑行测试，12月就进行了空中投水试验。水轰-5可以40-130公里/小时的速度在水面滑行取水，然后以158公里/小时的速度起飞，吸水时间约10-15秒。水箱满水（约8吨）时，投水时间1-1.5秒，投水高度30-50米，速度约200公里/小时，投水覆盖面积约20x200米，平均降水量1.5毫米。但即使按照理论最大载油量起飞，水场与火场距离不超过50公里时，单机理论上可投放总计160吨水；如果水场离火场距离100公里，则只能投水90吨；距离更远当然灭火效率更低。. P2 ?5 Z/ O0 U9 E3 i! K
0 Q' R1 w ?( @6 v) C! _相比之下，加拿大CL-215的飞行性能很平平，但短距起落性能突出，在航展中，经常表演以大角度“拍”到跑道上，几乎直接停下；然后以短得不可思议的距离滑跑加速后重新起飞。在灭火作业中，CL-５可在1220米内从15米高度降落到水面、完成滑行取水、然后满载起飞拉高到15米高度离去。这使得CL-215可以利用大量中小湖泊，极大地便利就近取水和灭火。俄罗斯别-200是喷气式的，动力强劲，在最大起飞重量36吨的情况下，竟然可以达到最大载水量12吨。速度快、航程远弥补了别-200对取水场尺度要求稍高的问题。) w+ @: _. t% n( i) X& h N
0 R) U! P2 A% y4 a( U另一方面，直升机灭火越来越成为主流。直升机的载水量大大低于灭火飞机，但可以定点精确投水，投水利用率高得多。直升机对取水场的尺度没有要求，甚至不需要湖泊，水上飞机不宜起落的河流、池塘甚至井水都可使用。直升机还可在灭火间隙将消防队员送到火场。森林灭火的关键从来不是直接灭火，而是由消防队员紧急开辟隔离带。空中灭火的主要目的是为消防队员争取时间，并在紧急情况下撤离消防队员。
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8 @5 u1 w2 Q& U9 z/ a& ^& f# p水上飞机还可以用于海上执法和巡逻，这与反潜巡逻差不多，陆基飞机的速度、航程、耐天候性更好，水上飞机没有优越性。比如说，日本PS-1的空重为26.3吨，（陆上）最大起飞重量43吨，最大速度547公里/小时，航程4700公里。同时代的美国P-3C的空重为27.8吨，最大起飞重量64.4吨，最大速度761公里/小时，航程7270公里。
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6 u& e- n7 S% m2 g u2 o' t水上飞机的下半机体必须保持水密，分隔成水密隔舱，并保证相邻两舱进水不沉，还要考虑在水上滑行时遭到外物撞击损坏的因素，所以无法开口用于观察窗或者投放浮标、反潜弹药、救生器材等。适合穿浪的尖锐船形体对雷达安装很不友好，很难在机头或者机腹安装搜索雷达。水密要求也使得机舱地板必须在水线以上，使得看起来高大的机体内实际上机舱很矮小。7 H+ E9 O* m+ f5 W0 U
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2 u# O8 r0 W, j; ?9 @水上飞机只适合在风平浪静的水面起飞降落，这严重限制了有用性6 h( I0 Y: g/ j& S4 [4 c3 J) d' V
. J. J X0 t/ G$ D C2 J8 O这些因素使得水上飞机的海上执法和巡逻能力受到限制，毕竟目视搜索为主早已过时了。水上飞机可以在海上降落直接抓人只是理论上的可能性。水上飞机的起飞、降落过程复杂、漫长，不法分子不会等着执法人员登船执法，要是玩猫抓老鼠游戏的话，水上飞机是被动的。如果需要保持跟踪、呼叫执法船艇，那水上飞机与陆基飞机就没有区别了。) b6 `# w, L: W7 g; Y' G$ d
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海事救援与军事搜救的问题差不多，水上飞机的出动能力严重受限，起飞、降落安全对横浪特别敏感。这个问题是本质限制，航空技术进步也没法大幅度提高水上飞机的抗浪性。
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用于远海岛屿空中通勤的话，只要不纠结于常驻岛上，而是以大陆为基地，就容易解决维修和淡水冲洗问题。耐天候性问题也可通过“看天吃饭”来回避，毕竟通勤不是救命。但岛上人口稀少，这是很小的市场，在中国偏远村镇的空中航线还大体空白的现在，很难想象岛屿航线在经济上是可持续的。2 I1 X% W3 c, F1 F( s0 T- F) r
1 J' w" p+ _1 G# ^5 j5 e5 }, _; z8 A在这种情况下，AG600的启动就有点尴尬了。
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AG600是水轰-5的直接后继，在重量级、基本技术和定位上都很相似。当然，AG-600采用了新材料、新系统和新发动机，进行和大量的优化和改进，尾翼从H形变为常规的三翼面，不能说是水轰-5的简单翻版，但没有代差级的技术差别是事实，达不到CL-415那样的短距起落能力，更没有像别-200那样突破了喷气式的门槛。
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: ?' v5 ~. A: B由于缺乏海军应用前景，AG-600从一开始就是民用定位，也就是说，以海上巡逻、岛屿通勤和森林灭火为主，还是在固定翼巡逻机、直升机的夹缝里挖出来的。这些小众的应用场合很难形成足够规模的市场。比照国际上还算“成功”的水上飞机，加拿大CL-215在1969-1990年期间总产量125架，换装涡桨（CL-215是活塞式发动机）的CL-415在1993-2015年期间总产量95架。这些是战后水上飞机的量产记录了。必须指出的是，CL-215/415主要用于湖泊上的起飞、降落，通常没有大浪的问题。俄罗斯的别-200在2003年投产，至今产量17架，正好年平均1架。与CL-415一起，这算21世纪世界水上飞机产量双霸了。日本新明和US-2在2007年投产，至今产量6架。水轰-5的产量也只有7架，据说还包括1架静力试验机2架结构和系统原型机，只有4架实际交付北海舰队。: I6 `: a; a2 Y$ H+ i1 f4 Z
% g& ~& }# L4 a$ L7 G据乐观估计，黄海、东海、南海的海监、海警和救援可达20-30架的需求，这是不足以支持全新大型飞机研制项目的。森林灭火需求不明，不定性主要来自取水场与林区的距离。一般认为，沿海的AG-600保留森林灭火能力、在需要的时候借调就可满足需求，单独制造和保留森林灭火机队并无必要。 k# @2 k: M4 `6 `! A/ e$ C; p. i
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0 i. H' u% R8 T& R8 B. tAG-600已经开始了试飞2 o Y5 h5 o) [/ u& v# I+ Q* W
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8 p' y) d6 T( }3 A; x4 M i* ?船型机腹显而易见 X( }: v% E( Q
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在中国大飞三剑客里，AG-600大概是最顺风顺水的，也是最波澜不兴的。顺风顺水是因为是因为有水轰-5的基础，波澜不兴是因为缺乏足够的应用前景。除了够大，AG-600的意义与大飞三剑客的另外两个成员完全不可同日而语。据报道，AG600在2009年项目启动，2014年开始制造一号机，2016年7月23日一号机下线，2017年12月24日首飞（陆上），2018年10月20日在湖北荆门的漳河水库首次从水上起飞。计划在2021年取得适航证，2022年开始批量交付。已有17架订单，全部来自中国海警。5 D2 J0 [0 {0 ], r S$ m
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考虑到有限的产量，AG-600不可能是以经济效益为目标的，只能是为相关队伍练手和保持研制、生产能力而考虑的。这是很昂贵的做法，有效与否取决于水上飞机的长远发展。
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9 j: u* s" \' H1 _5 [0 l8 o用于内陆江湖的水上支线客机或许才是中国水上飞机需要着力的方向
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从某种意义上来说，AG-600的思路被水轰-5框死了。换一个思路的话，中国内陆有很多江河湖泊，沿江沿湖不乏人烟密集但交通不便的城镇，用CL-415一级的中型水上飞机作为支线客机或许是一个可以夹缝中求生存的市场。江湖很少风浪问题，也没有海水腐蚀问题。中型水上飞机既可以用于在这些地方之间的航线，也可以用于向中心机场的集散，还避免占用宝贵的土地建造机场。甚至江湖两岸都只需要简单的码头就可以分别开设航线，而没有机场重复建设的负担。速度不需要太快，航程不需要很远，设备不需要豪华，但这需要精准定位，太大、太小都不好，技术难度则并不是问题。4 v( n, W4 |6 E0 G! t- k( B" K
& x' @7 y' a {: z& q( f但这也是技术突破的机会，比如用涡电混动、多螺旋桨技术，既可大大降低油耗，又可大大降低噪声。涡电混动还避免了水上飞机发动机位置的传统难题。为了避免进水，发动机越高越好，甚至用支架抬高，但这样使得阻力急剧增加。别-200的喷气发动机在机背两侧，用机翼挡住飞溅的浪花，是一个很有创意的设计，但发动机架在机舱上面，噪声很大。这也迫使机尾采用容易进入深度失速的T形尾。采用涡电的话，涡轮发动机驱动发电机，而不再直接驱动螺旋桨，位置可以很灵活，比如安置在机身后段，机背进气口可以避免浪花溅入。多个电动机沿翼展排开，驱动小直径、低转速螺旋桨，改善推力分布，改善机翼的升力分布，降低噪声，还可以用与翼尖涡旋相反旋转方向的小螺旋桨达到翼尖减阻。电动螺旋桨相对不怕水花，浮筒或者浮体机身可以较为低矮，降低飞行阻力。
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: P0 Y/ x3 [. @' ~7 S! D但现在这样把水轰-5回锅加料重煮，除了有技术风险低、投资少的好处，实在是浪费了一个机会。好在现在不是运-10时代了，必须要养一支队伍的话，中国还是养得起的。
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发表于 2022-2-13 01:03:31
