“劈风斩浪”的水上飞机

王金发 蜗牛

你听说过“水上迫降”吗？它是指飞机遇险时被迫在水面上降落。其实，在水面上降落是非常危险的，因为水的密度是空气的800倍左右，所以水有很强的表面张力。当飞机由于险情失速撞向水面时，在接触水面的一瞬间，水的表面张力会对飞机的撞击点产生冲击，使其结构遭到破坏，由此产生的冲击波还会沿机体传播造成其他部位的损坏。随后，飞机会栽入水中急剧减速，机体会有更多结构被破坏。如果飞机没有失速，而是受控迫降于水面，那么水的表面张力产生的冲击力会比较小。但机腹在高速接触水面后会瞬间产生强大的负压（低于常压的气体压力状态），使飞机被“吸”入水中，机头立即下沉，速度减小后再浮起来，这种情况下飞机也会被破坏。

读到这里你可能会问，在动画片或者电视节目中，明明有很多飞机可以轻松地在水面上起降呀？没错，在宫崎骏的动画电影《红猪》中，飞行员波鲁克就有一架飞机停泊在水面上，还能在水面上自由起降。这可不是宫崎骏先生想象出来的超能飞机，而是现实中真实存在的“水上飞机”！

水上飞机就是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机，简称水机。水上飞机根据结构可以分为浮筒式和船身式两种。浮筒式水机一般是小型飞机采用的设计方式，机身下方会装有一到两个浮筒，能够将机身与水面分离，有时机翼两侧还会装有小型浮筒，以避免飞机倾斜侧翻。船身式水机一般是大中型水上飞机采用的设计方式，它的机身不同于一般飞机的圆弧流线型，而是像船一样的造型，所以也有很多人把这样的机身称为“船身”。船身式水机有时也会在机翼两侧加装辅助浮筒。

水上飞机的构造

正因为水上飞机这种浮筒式或船身式结构，飞机才能在水面上自由起降。这两种结构能使机身承受水的冲击并适应高速滑水。

动力装置

水上飞机的动力装置安装在机翼上方，这样能够防止水进入发动机造成空中停车。早期的水上飞机采用活塞式螺旋桨发动机，而现代的水上飞机则大多采用涡轮螺旋桨发动机。

机翼：

水上飞机机翼的主要作用是产生支持飞机在空中飞行的升力。水上飞机大多是单翼机，而且机翼通常要比陆上飞机的大一些，也有双翼机，但双翼机的固有缺点就是阻力大。

断阶：

水上飞机上还有一个很重要的结构——断阶，它的作用就是在飞机高速滑水时将空气引入断阶后部将水隔开，防止负压吸引，这样飞机在起飞时就能顺利离开水面，降落时也不至于一下子被吸到水里了。

尾翼：

水上飞机多采用T形尾翼，相较于倒T形尾翼，它的平稳性更好。也有一些水上飞机为了改善方向稳定性，采用十字形尾翼。

水上飞机在进入水上机场准备降落时，飞行员要提前减速。当飞机下降到距水面25米左右时，开始下滑。当飞机距离水面1米～1.5米时，飞行员向后柔和拉杆，做“平飞减速”。当飞机的速度接近着水速度时，升力略小于重力，飞机就会轻轻向下飘落，机身触水，水面产生的浮力将飞机托起。水上飞机在水面上起降比陆地要复杂，不仅要考虑风向风速的影响，还要考虑水面上的风浪和涌浪的影响。这时，要求飞行员必须灵活敏捷地操纵飞机与波浪搏斗，以减小飞机的振荡，保持正常的滑跑航向和飞机状态。

水上飞机发展史

1905年7月18日，法国年轻的建筑师加布里埃尔·瓦赞驾驶一架水上滑翔机，在塞纳河上进行了拖拽试验。由于这架风筝式的滑翔机本身并没有动力，所以依靠拖拽升空失败，但是这次试验极具开创性，对后人很有启发。

1910年3月28日，法国青年法布尔设计的鸭式水上飞机，在他的家乡马赛附近的马尔提格港的海面上试飞成功，成为世界上第一架成功起飞的有动力水上飞机。

1911年1月26日，美国著名飞机设计师柯蒂斯设计制造的D形平底浮筒式水上飞机试飞成功。1912年，他又设计了E形船身式水上飞机。1914年，他还研制成功H形双发船身式水上飞机，成为世界上第一种大批量生产的水上飞机。

经过第一次世界大战，水上飞机因其可以在水上起降、不受陆地机场跑道长度限制、在长距离海上飞行中的安全系数高等优势而备受青睐。

1929年，德国道尼尔公司建造的Do.X“飞船”水上飞机，共装有12台发动机，2台为一组，一共六组，设计载客70～80人，在一次载客飞行中竟搭载了169人。它不仅载客量大，航程也很惊人，曾于1931年8月27日从德国飞到了美国纽约。

1934年12月30日，美国马丁M-130“中国飞剪”型船身式水上飞机首次飞行。该机装有4台发动機，机身下部两侧装有一对面积不大的小翼，它们不但可以提高升力，而且能在水面起飞滑行时使飞机保持平稳、压制水花。

第二次世界大战后， 喷气式客机出现，于是又有人开始研制喷气式水上飞机。1947年，英国成功试飞了装有喷气式发动机的SR.A/1水上战斗机，最大飞行速度达到824千米/时。

20世纪60年代，大量增加的陆地机场削弱了水上飞机的优势，再加上岸基飞机进入喷气时代，拉开了与水上飞机之间的性能差距，于是水上飞机的发展进入瓶颈期。军用型水上飞机的发展开始放缓，消防水上飞机开始出现，如加拿大飞机公司的CL-215。

CL-215水陆两栖多用途飞机执行灭火任务时，只要在水面上掠过， 就可将6 132升容积的水箱汲满，然后爬升至15米高，飞往燃火区域灭火， 整个过程仅需10秒钟。1994年，CL-415型飞机问世，它比CL-215更先进，目前很多国家都配备了这型飞机。

1960年，俄罗斯推出了采用2台涡桨发动机的别-12反潜水上飞机，大大提升了飞行性能，使该机创造了42项世界纪录。

1963年，日本研制出PS-1型反潜水上飞机，该机装有4台涡桨发动机，最大平飞速度为547千米/时。

1984年，德国推出的“海星”水上飞机大量采用了碳纤维复合材料，较好地解决了水上飞机的腐蚀问题。

1986年，中國海军水上飞行团装备了我国于1968年自主研制的水轰-5型水上反潜轰炸机。

1999年，俄罗斯的双发涡扇多用途水上飞机“别-200”完成水上起降首飞。

“施耐德杯”水上飞机竞速比赛

说起水上飞机，不得不提到一个著名的水上飞机竞速比赛——“施耐德杯”。 雅克·施耐德是法国著名钢铁和军工大王施耐德家族的继承人，他酷爱飞行，对经营产业毫无兴趣。在一次事故中，雅克·施耐德受了重伤，无法再继续驾驶飞机，但这丝毫没有影响他对飞行事业的热爱。他开始为各种航空竞赛和各大航空俱乐部提供支持。

施耐德认为地球表面70%以上被水覆盖，只要有水的地方，水上飞机就可以起飞和降落，而且不需要兴建昂贵的机场。他相信水上飞机今后在民用和战争中的作用将不可估量，而且水上飞机也是最有希望解决跨洋远距离飞行问题的机种。为了促进水上飞机的发展，满足海军的需求，施耐德决定创立一项“水上飞机竞赛”，以鼓励航空制造业者制造出性能优良的水上飞机。很快这项赛事便发展为历史上最负盛名的航空比赛。

1913年，第一届“施耐德杯”国际水上飞机竞速比赛在摩纳哥举行，只有4架飞机通过资格赛，出现在了赛场上。这些飞机都是由法国制造的，这充分体现了当时法国航空技术的领先地位。最终，一架“德佩迪桑”水上飞机以73.7千米/时的速度获胜。

第一届比赛虽然冷清，但这项赛事很快就受到了航空界的关注，参赛队伍和参赛飞机也越来越多。在国际航空联合会（FAI）的监督下，“施耐德杯”水上飞机竞速比赛每年举办一次，各国的航空协会或航空俱乐部可组队参赛，每个国家的参赛飞机不超过 3架，并可准备相同数量的备用机。为了体现水上飞机的特色，参赛飞机必须在水面起降，并在规定的航线上绕圈飞行，航程不少于241千米，而且必须在水上飞行。后来又增加了新的要求：所有参赛飞机必须接受飞行测试和6小时的水面停泊测试，以确保其浮筒或机身的水密性。为了给新飞机的研发和飞行员的训练留出足够的时间，“施耐德杯”自1928年开始改为每两年举办一次，而且设立了新规：任何国家连续3次获得比赛冠军，将可永久保留施耐德杯。

在1927年、1929年的两届比赛上，英国都获得了冠军。1931年，在最后一届“施耐德杯”水上飞机竞速比赛上，意大利与英国之间展开了史诗级的决战。不过，就在比赛开始前，意大利的M.C.72型水上飞机在测试中突然发生重大事故，损失了最优秀的飞行员，意大利方面不得不向主办方申请延迟比赛。但主办方拒绝了意大利队的请求，比赛照常进行。祸不单行，比赛中M.C.72型水上飞机在马上就要破纪录的时候再次机毁人亡，最终冠军被英国的S.6型水上飞机获得。连夺三届冠军的英国人永久地拥有了施耐德杯，他们将奖杯和冠军飞机放在伦敦科学博物馆永久展出。

长达18年的“施耐德杯”水上飞机竞速比赛就此落幕，但对于那些参赛国家来说，参加“施耐德杯”极大地提升了本国的航空水平，“施耐德杯”也成为黄金年代世界航空工业发展的晴雨表。在“施耐德杯”后，各国纷纷将比赛中积累的飞机制造经验用于战斗机制造，间接推动了战斗机的发展。

水上飞机新时代

早期的水栖飞机在水面起飞前、降落后，需要靠牵引艇拖拽才能进入或离开水上起降区。对于紧急飞行任务来说，这种起降的程序非常浪费时间，不能灵活机动。20世纪30年代末，水陆两栖飞机蓬勃发展，它不仅可以在水上起降，还安装了起落架可供陆地起降。这样一来，水上飞机就可以更自由地起降，更快速地行动，更适应各种机场环境了。

目前，世界上最大的水陆两栖飞机就是我国的鲲龙-600（AG-600）飞机，它可以在20秒内汲水12吨，执行大型灭火及水上救援任务。2018年10月25日，“鲲龙”成功完成了水上首飞任务，成为当之无愧的两栖飞机之王。

2019年5月，国内首条水上飞机固定航线开通，游客乘水上飞机从北海前往涠洲岛仅需15分钟。读者朋友，如果有机会你一定要去体验一下，相信你会爱上水上飞机“ 劈风斩浪”的气魄！