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水上飞机
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水上飞机的发展历史
浮筒式水上飞机之父
亨利法布尔1882年生于马赛一个船主的家庭,因此命中注定迟早
要进入家庭企业。他年轻时,对工程学发生了兴趣,并且对大海还有一
种遗传性的爱好。他获得过理学士学位,后来开始专门研究流体力学。
到了23岁时,他一心追随像瓦赞兄弟和布莱里奥那样的航空先驱者。
由于家庭经济条件比较优越,他得以将时间和精力用于研究空气动力学
问题。
从1907〜1909年,他用了两年的时间,进行了各种试验;其中一些
试验是在“飞跃”号研究船上进行的,在船上他对不同翼面上的气流进
行了一番调查研究;其他试验是在陆地上进行的,用的是一辆螺旋桨驱
动的小汽车。他的最重要的工作,也许是现在称之为对浸入水中的翼面
和浮筒进行的理论研究。
与航空领域的一些早期的——往往是失败的试验者不同,法布尔是
按照一项周密的计划开展工作的。1909年,他断定,他已能够用他的理
论制造一架实际飞机。这是一架水上飞机,有三个浮筒,装有三台连接
一副螺旋桨的安扎尼发动机。遗憾的是,这架飞机没有飞起;但是在当
时,这样的事并不罕见。接着,法布尔在同年的下半年又设计了另一架
飞机。
他的第二架飞机,是在靠近马赛的马蒂格制造的,于1910年3月进
行了飞行。这架飞机的结构非常有趣,有好几处反映出了法布尔的船舶
制造者的背景。在飞机的前端,有一对舵和两个水平升力面,上面的一
个作为升降舵。机身前面有一个浮筒,另外两个装在单翼机的机翼下,
机翼安装在飞机的后面。有点像自行车座的飞行员座椅,非常靠前,安
装在两根纵梁中的一根上,纵梁将机翼与升降舵连接在一起。一台约37
千瓦的气缸旋转式“土地神”发动机装在后面,驱动一副推进式螺旋桨。
实际上法布尔的“水上飞机”是使用这种具有重大变革的新动力装置的
飞机之一。
该机采用扭曲机翼以代替副翼,这在当时是很普遍的。方向舵一升
降舵的操纵是通过一种呈水平状连接到飞行员位置的操纵杆实现的。为
了减小操纵杆力,采用了一种弹簧补偿系统。
翼梁和机身主梁是一种新颖的格栅梁结构。机身主梁蒙有蒙皮,而
与飞行方向成直角的翼梁却没有蒙皮,这样空气就能通畅地流过网格井
减小阻力。机翼的蒙皮是粗帆布,拉开盖在翼肋上,用弹簧钩钩在每根
翼肋的一端。贮藏或修理时放下钩子,将帆布盖到主梁上,就像船帆一
样。
整个构架是木制的。特别有趣的是,浮筒是用胶合板制成的,有较
好的弹性,可抗在水上滑行时的撞击和降落时的振动。在把胶合板作为
主要材料使用方面,法布尔的这架飞机如果不属首创,那肯定也是最早
这样做的飞机之一。另外,前面的浮筒是可控的,这有助于在水面上机
动地操纵飞机。
亨利法布尔的第一次飞行是1910年3月28日从靠近马赛的拉梅
德港开始的,当时他认为气象条件(大概风平浪静)适合于飞行。值得
记忆的是,法布尔虽然是其他设计家的热心追随者,但以前他从来没有
飞行过,甚至作为一名乘客也没有过。在第一次试飞时,“水上飞机”
以约55千米/时速度在水面滑行,但是没有升起来。然而在第二次试飞
时,法布尔驾驶该机飞离了水面,以约60千米/时的速度,直线飞行了
大约500米,后来随着发动机关闭而安全地降落了下来。
这天下午,他请来了一些宪兵和政府官员观看飞行,当着他们面驾
机起飞,并再次安全降落在拉梅德的港口。这一天共飞了四次,其中有
一次,该机还进行了小坡度转弯飞行。接着在第二天,他又飞了约6千
米。
法布尔并不是一心要出名的人,但是他继续他的飞行试验工作,并
且很快引起了路易波朗的注意(路易波朗是1910年4月《每日邮报》
主办的伦敦一曼斯彻特飞行比赛的获胜者)。遗憾的是,那年5月波朗
来看表演时,这架飞机在降落时严重地损坏了。因此,波朗对水上飞机
失去了兴趣,但他对该机的基本设计评价相当高,要求法布尔用同样的
格栅结构翼梁制造一架陆上飞机。后来两架这种类型的飞机相继制成,
并送到了英国。
为波朗表演的那架水上飞机降落时速度太快,按法布尔的看法,这
次事故是由于他的飞机固有安定性过大所致。于是,他着手重新制造一
架飞机,以便飞行员操纵时要做更多的动作——需要有技术(安东尼福
克在他的早期飞机试飞中也有过同样的发现)。
对原设计主要改进的方面是,成倍地加大下翼的(固定的)前升力
面,并用一-种升力很小的扁平翼乘代替具有大升力翼型的上翼。前面两
个小方向舵被取消,而且还去掉了弹簧补偿装置。这样,飞行员就能多
少感觉到一些作用于舵面的力(就跟现在使用有助力操纵系统的飞机里
装的人工“杆力”装置差不多)。
1910年10月,在巴黎航空展览会上展出过这种飞机的改进型。从美
国远道而来参观展览的格伦柯蒂斯,显然花了很多时间与亨利法布
尔在一起。这并不是说柯蒂斯吸取了法布尔的一些设计思想,但是毫无
疑问,他非常尊重法布尔的工作成果,并极乐意向他的同行先驱者学习。
法布尔看来对方向舵的问题一直深感苦恼。他把方向舵以端板的形
式安装在前安定面上,并进行了一系列的试验。他得出的结论是,把方
向舵装在前面不是正确的布局。他把方向舵移到后面机翼的下面,并很
快收到较好的操纵效果。
他试图在前面浮筒下面增加一个可伸缩的龙骨来解决另一个方向问
题,但是,结果很不幸,飞机在快速疾驰中翻了过来。在改装方向舵之
后,他拆除了这个龙骨,但在后浮筒的后边各装了一个龙骨,以便使其
能单独伸缩。
1911年3月,在摩纳哥举行的一次重大的汽船集会时,法布尔邀请
一位经验远远超过他本人的,名叫让贝居的飞行员,驾驶这架改装后
的“水上飞机”作一次飞行表演。第一次飞行非常成功,但第二次,贝
居犯了一个严重错误,着陆时太靠近海岸,掉进拍岸的浪涛里,飞机毁
坏得很严重。法布尔在这方面的工作,就此结束了。他的家境虽较富裕,
可是他认为继续研制水上飞机的花费太大了。然而,他并没有因此从航
空事业中消声匿迹。相反,他却集中精力为别的飞机设计和制造浮筒。
1911年,他为一架瓦赞双翼机(另一架“鸭式飞机”)设计了浮筒。
这架双翼机于是成为世界上第一-架水陆两用飞机;1913年在摩纳哥集会
上获胜的水上飞机,所装的浮筒均是他负责设计的。他在这个领域连续
工作了多年。
法布尔与格伦柯蒂斯不同,他虽没有给后来的航空发展留下许多
有价值的东西,但他在首创水上飞机方面的贡献是不容否定的。
在那开拓航空的日子里,不会飞行的人们都曾认为,任何从事航空
事业的人都是在自杀。可法布尔却活到很老,甚至1970年,在他88岁
高龄时,还只身驾驶自己的帆船在马赛湾航行。
水上飞机的诞生
人们普遍认为“水上飞机的最早形式,不过是在飞机上固定一个最
简单的浮筒底座”。一般说来,就早期的那些有实用价值的成功的水上
飞机而言,这是对的。但是,这种说法容易引起人们对历史的误解。恰
恰相反,第一架依靠自身动力从水上飞起的飞机却是专门设计的。它既
是一架飞机,又是一只小船,尽管在很大程度上它二者都不像。
甚至在它之前就曾出现过一架这样的飞机,虽然这架飞机未能飞起
来。这架飞机是威廉克雷斯在奥地利制造的。1903年在奥克塔夫夏
尼特给威尔伯莱特的信中,曾被说成是“飞船”。在后来的年代里,
这个词常常用于表示水上起飞的飞机或水上飞机。这种飞机都有个船形
的机身,不用浮筒。夏尼特谈到克雷斯的飞机时说:“在我看来,它在
结构上有一些独到之处。如果能有一台轻于现用的发动机的话,它实际
上是可以飞起来的。”但是,未能如愿以偿,这架飞机因倾翻而遭毁坏。
第一架从水上飞起的飞机,是--架箱形风筝式滑翔机,装在浮筒上,
由竞赛用的汽艇“长剑”号从赛纳河拖引起飞的,时间是1905年6月6
日。飞行员是加布里埃尔瓦赞。
大约二年后,威尔伯莱特和奥维尔莱特用二个浮筒和水翼面进
行了实验。但是,第二次进行水上动力飞行试验的荣誉应属于亨利法
布尔,他是瓦赞兄弟的朋友。日期是1910年的3月28日。
法布尔的飞行器的确“既像船又像飞机”,这种看法是产生于这样
的事实,那就是法布尔曾经考虑用该机参加在蒙特卡洛举行的汽艇比赛,
所以对它做了些调整,以使它不致于会完全飞离水面。有一•个竞争者听
到这个消息后说,他准备带一支大口径滑膛枪,以防这个“长腿怪物”
飞过他!这种说法并不是没有道理,因为三个浮筒是装在腿一样的支架
上的,一个在前头,两个在后头。这些用法布尔的浮筒专利生产出的浮
筒采用平底和弯曲的上表面。其目的是,不管是在水上行驶,还是在空
中飞行,这种浮筒都能产生升力。
一架瓦赞双翼机也装有类似的浮筒。这架前尾式飞机飞起来很像法
布尔的飞机,在1911年8月成为第一架表演水陆两用特性的飞机。飞行
员莫里斯科利克斯从伊西机场起飞,降落在赛纳河上,然后又返回。
1912年,瓦赞的装有法布尔浮筒的前尾式双翼机,成为第一架法国舰载
飞机,载在“雷电”号战舰上。
法布尔在第一次飞行后,于1910年,又继续多次驾驶其奇特的飞行
器飞上天空。1911年,该飞机经改装后再次出现在蒙特卡洛,驾驶这驾
飞机的是让,贝居。后来,该机的飞行生涯突然结束,正如下文所描述
的那样:
“该机以优美的姿态驶出港口,在水面掠行;在靠近港口的进出口
处时,腾空而起,飞到约30码(1码=0.9144米)的高度,然后向前悠
悠飞去,赢得成千上万观众的一片赞扬。可是,当它一离开港口,碰上
港外刮来的劲风时,它就变得难于驾驭,同时以吓人的速度直向平台下
部的石墙冲去。观众见此,深感惊恐。幸亏飞行员沉着冷静,设法使自
己跳出飞机,掉进海里,然后很快被营救上来,他在一生中还从未受过
这样的惊吓。”
这架具有历史意义的法布尔单翼机,不论其外表如何奇特,在加布
里奥尔瓦赞看来,实是一个“杰作”。这架飞机是1911年被撞毁,又
过了多年之后,人们将它复原,至今还保存在法国夏莱一默东空军博物
馆里。1967年,前苏联宇航员万里加加林为在该机历史性首次飞行地
点马蒂格建立的一座纪念碑进行了剪彩。
虽然,“水上飞机”是由法国开创的,但在其早期发展中的最伟大
的名字是美国人格伦柯蒂斯。在1908年下半年,柯蒂斯把自己的“六
月臭虫”双翼机装在浮筒上,称之为“潜鸟”,可是在水上起飞没有成
功。后来他研制了另一种型号的陆上飞机。他在进行著名的奥尔巴尼一
纽约的飞行时,在机翼下装了浮筒、一个气囊和•个小水翼,很显然,
他对水上飞机仍然非常感兴趣。后来,他进行的水上飞行所用的还是他
的一架陆上飞机。
1910年,美国海军对用飞机进行侦察开始发生兴趣。停泊在弗吉尼
亚的汉普顿锚地的“伯明翰”号巡洋舰安装了一个8.53米X25.3米的倾
斜平台。1910年11月14日,一位名叫尤金伊利的飞行员驾驶一架“金
鸟”号柯蒂斯推进式双翼机,从这个平台上起飞,并降落在4千米以外
的威洛比岬。航空母舰就这样诞生了。两个月后,也就是1911年1月18
日,伊利做了一次更精彩的表演,他从旧金山海岸起飞,降落在“宾夕
法尼亚”号巡洋舰的甲板上。在短暂的停留之后,他又飞到岸上。为了
在舰上降落,在甲板上安装一种能使飞机停止滑行的早期型拦阻装置:
甲板上横拉着数条缆索,缆索每端压着一个沙袋;飞机下方有个钩子,
着舰时就钩住这些缆索。
在伊利的历史性表演后没过儿天,1911年1月26日,格伦柯蒂斯
驾驶他的一架装有两个浮筒和一个水翼的双翼机,成功地飞离水面。在
随后的2月份,该机改用一个3.66米的浮筒(美国叫平底船)。从那以
后,柯蒂斯不断取得水上飞行经验,这架飞机变化也很大。2月17日,
柯蒂斯继续进行伊利式的从舰上到岸上的飞行表演。他驾驶•架带着一
个大浮筒的飞机起飞,飞到“宾夕法尼亚”号巡洋舰,并被吊上该舰的
甲板。
1911年又一个重大的发展是,柯蒂斯采用飞机所不用的起飞方法,
这种方法很明显地预示了现代飞机从航空母舰上起飞时使用的弹射方
法。这种方法是TG埃利森中尉发明的,即把飞机放在一条涂了厚厚
一层油脂的钢索上,并用机翼下的另外两个钢索使之保持平衡,当油门
开到最大时,飞机就迅速飞向天空。1911年还有另一个预示性的事件,
这就是“空一海营救”,有一架柯蒂斯水上飞机救起一名迫降在密执安
湖上的飞行员。
有儿个国家的空军和私人飞行员买了柯蒂斯的水上飞机。柯蒂斯便
趁机对水上飞机的使用价值及其飞行乐趣大肆宣扬一番,说“它可以使
你入迷、兴奋、充满活力”。他说:“它像一只装有水平帆的小艇,靠
着水平帆随微风飘荡,又像一只飞扑的海鸥,掠过水面,然后飞向天空,
盘旋,直上云霄,最后优美地降落在水上,此情此景会使你激动不已,
并使你感受到世上任何别的运动都无法引起的惊讶。”
但是,不论是浮筒式的,还是飞船式的水上飞机——柯蒂斯在其发
展中,都起了很重要的作用——它的用途后来都远远超出了体育运动的
范畴。
客运水上飞机时代
13世纪,英国有一个名叫罗杰培根的修道士,他把大气层想象成
一种不可见流体,认为如果能使一个物体轻于空气,这个物体将会像船
漂浮在水面上一样,漂浮在空气的海洋里。培根所谓的飞船,只不过是
一种用薄钢板制成的充有稀薄气体的圆筒。
1670年,耶稣会牧师弗朗塞斯科塞拉纳设计了一种更为著名的
飞船。飞船由船身及支持船身的4个铜球组成,球内抽成真空,以使飞
船升空。其基本原理是正确的,但即使当时能够制造这种球体,这些球
体也无疑将会被大气压力压得粉碎。
这些早期的设想之所以会选择船形机体,并不是因为这些发明家已
预见到飞船将会在水上使用,只是因为事实已证明,船是一种运载乘客
漂洋过海的有效工具。然而,1903年莱特兄弟完成首次飞行后不久,航
空家们便开始认识到了水上飞行的一些好处。
与莱特兄弟1903年制造的“飞鸟”号一样,当时许多不坚固的飞机
在完成短距离飞行后,由于地面坎坷不平,着陆动作猛烈而损坏。有人
提出,利用水的自然水平特性,无疑可以解决颠簸问题。根据这个道理,
如果飞机始终保持在水面上空飞行,就会减少发生机毁人亡事故的可能
性。由此而产生的早期水上飞机,大部分都装有浮筒,而没有机轮,因
此它们是“浮筒飞机”或“水上飞机”,而不是具有船形机体的飞船。
1912年,美国的先驱者格伦柯蒂斯从他的一架水上飞机上拆下浮
筒,装上了船形机身,飞行员可以坐在机身内,改变了原来露天坐在下
方机翼上的情况。这种水上飞机看起来并不美观,其发动机功率只有约
45千瓦,通过链条传动系统驱动两副螺旋桨,但它却是世界上第一艘实
用水上飞机。在此基础上,发展出了另一种准备用于横越大西洋的雄心
勃勃的水上飞机,称为“美洲”号。
英国的“蝙蝠船”是欧洲制造的第一架成功的水上飞机。它是
T.O.M.索普威斯设计的,他试图把快艇竞赛和飞行这一令人激动的
新生事物结合起来。该飞机最令人难忘的功绩,是1913年7月在两栖飞
机比赛中获得了莫蒂默辛格奖。驾驶飞机的是优秀的澳大利亚飞行员
哈里霍克,后来英国最大的飞机公司之一就是以他的名字命名的。为
了参加比赛,“蝙蝠船”装上了可收放式起落架,使其成为最先使用这
种起落架的飞机之一。
在1914〜1918年的世界大战期间,水上飞机的用途得到了充分的体
现。一位叫约翰波特的英国人,以柯蒂斯的“美洲”号和更大型的水
上飞机H.12为基础,研制出一系列一流的水上飞机。该系列的第一架
飞机是“费利克斯托”1号,或称F.1。其机身底部明显地呈V形,从
而使这种水上飞机具有优良的起降性能。它革新了水上飞机设计,使英
国在水上飞机领域中占据了领先的地位。这种情况一直延续了近半个世
纪之久。
由F.1又产生了F.2、F.2A、F.3A、和F.5。不幸的是,这一
发展过于缓慢,直到1917年,英国才生产出足够的大型水上飞机,用于
有效地对付德国的潜水艇和齐伯林式飞艇。而这时,英国的商船队已遭
到了巨大的损失,丧失了活动能力。然而,这些水上飞机一旦真正投入
使用,便不愧为最有效的空中反潜武器之一。
战后,水上飞机在探索民用航线方面起到了主要作用。1919年5月,
一架柯蒂斯水上飞机途径亚速尔群岛,分阶段完成了一次漫长的飞行,
第一次征服了大西洋。一架F.5为了验证水上飞机的商业用途,曾从费
利克斯托起飞,飞往斯堪的纳维亚,航程3940千米。这次飞行虽然不那
么壮观,但却非常有意义,它达到了预期的目的,在27天的航行中没有
发生任何事故,这在当时来说是一项惊人的记录。之所以这样说,因为
它是英国制造的第一架F.5。
在当时,水上飞机的最大优点,是使用时不需要专门的场地。《飞
机》周刊预言说,在民用方面,水上飞机将会有很大的吸引力,因为“随
着飞机尺寸的增加,着陆场地问题变得越来越突出,……而水上飞机则
可以在保证效率的前提下,不受限制地增大尺寸,它总会有着陆的地方,
而又不会浪费土地。这些土地可以在其他方面发挥更大的作用。”
1926年,肖特兄弟研制的“新加坡”号原型机上天,这是第一架采
用金属承力蒙皮的水上飞机。1927年,艾伦科巴姆爵士对这架飞机进
行了全面的试验,他驾驶着“新加坡”号完成了著名的环绕非洲的勘探
飞行,航程达32185千米。为了证实空运能够把英帝国的每一片土地更
紧密地联系在一起,艾伦爵士进行了一系列飞行,这次非洲之行则把这
一系列飞行推向了高潮。
“新加坡”号对着陆场地的设施没有依赖性,事实证明这一特点是
极其宝贵的。大多数有设施的停机点唯一的停泊设施只是•个浮标,如
果浮标漂失(这是时而发生的事情),“新加坡”号则使用自备锚。
肖特兄弟在“新加坡”号的基础上,又研制出了装有3台发动机的
“加尔各答”号。有一次,该飞机曾在靠近威斯敏斯特(英国议会所在
地)的泰晤士河上停泊,作为一座豪华的水上鸡尾酒宴厅供议会成员享
受。帝国航空公司在伦敦一印度航线的地中海航段上使用了3架“加尔
各答”号,结果非常令人满意,因此该公司要求肖特兄弟再设计--种稍
大些的水上飞机,用以取代“加尔各答”号,结果便出现了肖特的“肯
特”号。这种飞机可运载16名乘客,362千克行李和货物,以及1.5吨
邮件。
虽然这种水上飞机与当时尺寸相似的陆基飞机相比速度较慢,但它
却因舒适、安全而深受乘客的欢迎。鉴于这种情况,帝国航空公司又于
1935年订购了28架肖特水上飞机,该公司所有的航线都准备使用这种飞
机。这是一次前所未有的冒险行动,因为在签订这项价值200万英镑的
合同时,这种非常先进的飞机还只是图纸上的东西。
这次冒险使帝国航空公司获利匪浅。1936年7月,原型机“老人星”
号首次试飞,生产型则以每月两架的速度出厂,人称“帝国飞船”。每
架飞机都装有4台布里斯托尔公司生产的约678千瓦“飞马”式发动机,
可运载24名乘客及行李,外加两吨邮件和货物。该机能以264千米/时
的速度巡航,航程可达1300千米;其最大速度为322千米/时,可与当
时的许多战斗机相媲美。1936年10月30日,即在“老人星”首次飞行
仅3个月后,这种飞机便开始了亚历山德里亚至布林辿西的首班飞行。
1937年3月5日,帝国航空公司设在南汉普登附近海泽的一个新飞机基
地正式开航。从这一天起,该公司停止了历史上著名的克罗伊登机场的
陆基飞机运输业务。
尽管“帝国飞船”屡遭挫折——在开始使用的两年中损失了8架——
但它却使英国在世界民航航线上占据了领先的地位。这对于英国来说是
第一次,同时也是最后一次。到1938年,“帝国飞船”每星期有7班飞
埃及,4班飞印度,3班飞东非,南非、马来西亚、澳大利亚各飞2班。
第二次世界大战爆发(1939年9月)前的短短几年,是水上飞机的
黄金时代。在德国,道尼尔水上飞机和布洛姆翁德福斯浮筒飞机为
航空运输作出了宝贵的贡献。1937至1939年,这些飞机经常从舰船上弹
射起飞,多次进行飞越南、北大西洋的试验性邮政飞行。
美国也生产了一系列性能优良的水上飞机。1934年出现了马丁130
型和西科斯基S-42。1938年研制出首批波音314“快速飞机”。这种飞
机成为泛美公司引为自豪的主要运输机,在第二次世界大战期间一直保
持大西洋航线的航班飞行。“帝国飞船”的军用型“桑德兰”在整个战
争期间和战后也一直在服役。事实证明,这种飞机与第一次世界大战时
的“费利克斯托”飞机一样,能够有效地执行护航巡逻和反潜任务。
战后,水上飞机再未能重新获得战前的地位。远程陆基部队运输机
的发展超过了水上运输机而居于领先地位。此外,战争期间全世界修建
了儿百条水泥跑道,这是一笔不可忽视的投资。水上飞机发展的另一个
不利因素是,尽管地球四分之三以上的表面都被海水所覆盖,但许多需
要航空运输的主要城市、工业区和休假中心却都远离适于水上飞机起降
的水域。
1952年8月22日,桑德斯罗公司的“公主”号水上飞机试飞,这
大概是战后民用水上飞机所取得的最大成就。这艘巨型飞机装有10台涡
轮螺旋桨发动机,可运载105名乘客,船内设置之豪华不亚于一艘远洋
客轮,并能够以620千米/时的速度横越大西洋。不幸的是,由于英国
海外航空公司对于水上飞机失去了兴趣,原计划用于建造7架“公主”
号的500万英镑经费便被当时的英国政府一笔勾销;更不幸的是,一些
私人公司原来非常希望将已造好的3架“公主”号用于他们的航线,但
由于政府态度冷漠,也只得作罢。
今天,只有屈指可数的儿种军用水上飞机还在服役,诸如日本新明
和公司的PS-1和前苏联别里耶夫设计的M—12海上侦察飞机,使人们
不禁追忆起战前这种优美的空中之船所处的黄金时代。
水上飞机的结构
水上飞机的基本形状
水上飞机是•种能在江河湖海里起飞、降落的飞机。如果你有机会
漫步海滨,也许会看到这样的情景:在蓝色的海洋上,一艘带“翅膀”
的船,飞快地驰骋在海面上,划破滚滚的波浪,腾空而起,直插蓝天。
它在空中飞行了儿圈后,又向海面飞来,高度越来越低,儿乎贴近水面,
突然,从船身两旁飞溅起雪白的浪花,表明它安然地降落在水面上了。
这个带“翅膀”的船,就是水上飞机。
为什么水上飞机既能够像船舶一样,活动于江河湖海,又能够离开
水面,升入空中飞行呢?只要我们仔细地观察一下这种奇异的飞机,就
会明白了。原来水上飞机在构造上具有船舶和飞机的双重特点,可以适
应水中与空中两种不同的环境。因此,国外有人将它称之为“水上飞船”
或“飞机巡洋舰”。
水上飞机像陆上飞机一样,也有五个主要组成部分,即机身、机翼
(包括尾翼)、动力装置、操纵机械和起落架装置。不同的是,水上飞
机还装有一对横向稳定浮筒。为了适应水上活动的特点,以上这些组成
部分都具有其特殊的形状和特点。
发动机机翼
图1水上飞机的概貌
水上飞机的机身形状与船舶的船身形状基本相似,而与陆上飞机的
圆柱形机身不同,因此,人们称它为“船身”。这种船身具有两种职能:
一是像陆上飞机的机身一样,用来安置乘员、货物、燃油和各种设备,
并将其他部件如机翼、尾翼和发动机等连接成一个整体;二是支托水上
飞机浮在水面上进行正常的活动,如水上起落、滑行、漂泊等。有的水
上飞机在船身上还装有着陆轮(即起落架),在水上活动时,利用船身
来支撑,在陆地着陆时,用着陆轮来支撑。这样,水上飞机就成为一种
水陆都可以起落的两栖飞机。
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
飞机的机翼根据飞行的需要,一般比陆上飞机的机翼大一些,而且都是
单翼,高高地伸展在机身上部,像飞翔在海上的海鸥的一对健翅。
水上飞机的尾翼位于机身的尾部,并分为两个部分:水平的叫‘'水
平尾翼”,垂直的叫“垂直尾翼”。尾翼的作用,与飞鸟尾巴的作用相
似,主要是保证飞机平稳地飞行,同时使飞机能够在空中做各种飞行动
作。
水上飞机的动力装置,给飞机提供所需要的动力。水上飞机的发动
机都安装在机翼上,而不像陆上飞机安在机身里,这是为了防止水进入
发动机产生不良影响。虽然陆上飞机绝大部分已经进入了喷气发动机的
时代,但水上飞机为了适应水上活动的特点,还是采用早期的螺旋桨式
发动机。当然,现代的螺旋桨式发动机的性能比早期的要好得多。
水上飞机另一个特有的组成部分,就是翼下浮筒。它可以防止飞机
左右摇摆,保持飞机在水面上的横向稳定。
此外,水上飞机还有其他辅助设备,如在水上停泊、漂浮的锚泊设
备;在水上牵引飞机的牵引耳环和牵引绳;便于在水中转弯的水舵等。
还有标明水上飞机下水后的吃水深度的吃水线。为了防止水上飞机起飞、
降落时,水花溅在驾驶舱上而影响驾驶员的视线,在飞机的头部两侧还
设有两块挡水板。
当大家仔细地观察完水上飞机之后,就会发现,水上飞机确实是既
像船乂像飞机。它依靠着特殊的结构,能够像海鸥一样,活动于辽阔的
海上和空中。
不沉的水上飞机
水上飞机能浮于水面而不下沉的道理,与船舶能浮在水面的道理相
同。现代的水上飞机,是利用和船舶一样的机身和机翼下的一对浮筒来
获得浮力的。为了获得较大的浮力,机身都比陆上的飞机庞大。陆上飞
机除了运输机有一个较大的机身以供装载人员和货物外,其他的飞机,
如歼击机、强击机、轰炸机等作战飞机的机身都是细长的。而水上飞机
不管是什么类型,什么用途,机身都是又粗又宽。有人将水上飞机的船
身比喻为“大肚子”,倒是又生动,又形象。
水上飞机在水面上停泊和起落,要想不沉下去,必须使机身的一部
分浸入水中,从而产生向上的浮力,以支持自身的重量。相同重量的飞
机,机身的吃水深度(即浸入水中的机身最低点与水面之间的垂直距离)
越深,或机身入水部分的横截面越大,被排开的水就越多,所受到的浮
力也就越大,这样,沉重的飞机就能浮在水面上。如果水上飞机的机身
体积较小,被排开的水就交少。要增大排水量,获得较大的浮力,就只
有使机身浸入更深的水中。这样,势必要使飞机的机翼和发动机也浸入
水中,造成机翼不能产生升力,发动机不能转动,飞机不能正常的起飞
降落。由此看来,水上飞机为了获得较大的浮力,必须加大机身。没有
“大肚子”形的机身,水上飞机就不能在水面漂浮和起降。
大海是变化无常的,在风平浪静、水波不兴的时候,大海会像一个
温柔的母亲一样,把水上飞机轻轻地放在自己的怀抱里。此时,水上飞
机的船身受到的浮力是均匀的。当狂风怒号、波浪起伏的时候,大海就
像一个暴躁的狂人,拼命地摇晃水上飞机。此时,水上飞机的船身受力
是不均匀的。有时,机头和机尾正好处在波峰之上,船身所受的力大部
分集中在两头,中间受力则较小;有时,飞机的中部处在一个波峰之上,
船身中部受力较大,而两头受力则较少。几十吨、甚至上百吨的水上飞
机,大部分的重量要集中在这些受力点上,局部受力就很大,轻者使船
身变形,重者使船身折断。因此,水上飞机的大肚子船身光大还不行,
还必须结实一些。
坚实的结构
大肚子船身是支撑飞机在水上活动的,它必须具有一定的强度和刚
度,以承受波浪的冲击与破坏。一般的水上飞机的船身是采用船底结构
来加强其强度的。它的纵向结构采用可以受力很大的龙骨梁(简称为龙
骨)和船舷桁条、船底桁条的形式。它的横向结构,采用普通和加强的
隔框,以及防水隔壁等形式。横向结构主要使飞机蒙皮形成船体形状,
并将船身受到的力传到龙骨和桁条上去。这种结构形式,使船身的强度
大大加强了,因此,可以使水上飞机经受海上波浪的冲击。
图2水上飞机的纵横向结构
可是,再结实的船身也会有损坏的时候。在战争环境中,水上飞机
的船身很可能遭到一定程度的破坏而局部漏水,大量的海水就会涌进舱
室,使船身内积满水。这时,如不采取措施,水上飞机就会很快沉入海
底。
为了避免水上飞机沉没,保证安全,在水上飞机的船身内采用了一
种不会导致整个飞机沉没的设施——水密隔舱。水密隔舱就是将机舱分
成许多个舱室(水上飞机一般为5〜7个舱室),舱室之间用防水隔板相
隔,使船身内有一道道密封舱壁,壁上设有密封的舱门,以便机上人员
在船身内来往通行。如果水上飞机一个舱室破损漏水,就将这个舱室的
密封门关紧,其他舱室就不会进水。这样,即使不堵塞破损舱室的漏洞,
飞机也不会沉没,仍然可以继续航行。一般的大型水上飞机(重量超过
10吨),即使两个隔舱进满了水,飞机也不会沉没。
水上飞机的机身可分为单船身和双船身两种形式。目前,广泛采用
的是单船身式。单船身相对双船身来说,既能在水面获得足够的浮力,
又能在空中减小其迎风阻力,因此,单船身式水上飞机有较好的飞行性
能和航海性能。
除了船身式水上飞机外,还有一种浮艇式水上飞机。它保持着陆上
飞机的机身和外形,但专门装置一只或两只浮艇来增加浮力。浮艇式水
上飞机,既保持了陆上飞机的特征,又能在水上起飞、降落。
船底的形状
当你参观水上飞机时,如果蹲下看看大肚子机身的底部,你会发现
这是一个奇怪的船底,它的形状不是圆形而是尖形,像个斧刃,基本上
像一种快艇式的船底。有人将水上飞机比喻成“飞船”,就是这个道理。
如果我们从水上飞机的侧面,再仔细观察这个船底,还会看到一种更奇
怪的形状,那就是在飞机重心的后部,船底突然地凹进去一部分,形成
前部宽大、后部细窄的奇怪形状,这个突然变化的部分叫断阶。有的水
上飞机有两个甚至更多的断阶。
图3奇怪的船底
船底断阶的作用
简单的说来,这种奇怪的船底形状是为了适应水上飞机在水面上活
动的需要。它可以减少飞机在水上运动时的水的阻力,使飞机的起飞、
降落和滑行速度大大提高;它还可以减少飞机在水上降落时的撞击力,
使飞机轻轻地着水;另外,它还可以使飞机在起飞时,克服水的附着力
和水上飞机运动时的吸力,从而尽快地离水。
水上飞机在水面起飞、降落和滑行时,要受到三种水的阻力的影响,
即摩擦阻力、形状阻力(又叫压差阻力)和兴波阻力。
摩擦阻力是水上飞机在水中滑行时,船身与水流发生摩擦所发生的。
机体浸水面积越大,表面越不光滑,滑行速度越大,摩擦阻力也就越大。
形状阻力(即压差阻力)是水上飞机在水上运动时,前后所形成的
压强差所造成的。当水上飞机在水流中运动时,它的后面形成了许多涡
流,这样,水上飞机前面的压强就大大增加了,而后面的压强则大大减
小了,从而形成了前后很大的压强差,这个压强差就是压差阻力,也叫
形状阻力。这种阻力就像人站在疾驰的卡车上,会感到空气的阻力一样。
飞机迎水面积越大,速度越快,这种阻力也就越大。
兴波阻力是水上飞机在水上运动时,机体推开水流,兴起的波浪而
产生的阻力。飞机的船身不呈流线型,不光滑,排水体积越大,滑行速
度大,则兴波阻力就大。
水对水上飞机产生的三种主要阻力的大小,都与飞机机体形状有密
切关系,如果缩小飞机浸入水中的体积,使其表面光滑,并呈流线型,
就可以大大减小这种阻力。
水上飞机采用的尖劈形船底,就是一种设计合理的形状,它像我们
常常见过的圆形机身一样,表面光滑,迎水(风)面积小,基本上呈流
线型。水上飞机采用这种船底形状,在水面滑行时,可以大大降低这三
种阻力,缩短飞机在水上滑跑的时间和距离。
尖形船底还可以减小水上飞机降落着水的撞击力。在船身正中央有
一条像鸡胸一样的突出线,它是水上飞机的龙骨线。船身两侧还有一条
棱角线,叫毗(b!)线,毗线的内侧,呈弯拱形的部分叫毗弯。当水上
飞机降落着水时,尖劈形状的船底可使船身底部不同时着水,而是逐渐
地接水,船身逐渐地受力,这样,就减小了接水时的撞击力。这种情况,
在我们生活中也可以看到。例如,跳水运动员在跳台上往下跳水时,在
接水一瞬间是让双手先插入水中,这时,跳水运动员的身体是逐渐接水
的,因此,也减少了撞击力。
图4尖劈形船底的作用
尖劈形船底以很大的速度着水时,在船身底部会溅起许多浪花,这
时,毗弯就可以抑制溅起的浪花,以免打伤襟翼、螺旋桨、尾翼等。同
时,向上冲击的浪花被抑制在毗弯里,也起到了缓冲作用,减小了飞机
所受到的撞击力。
目前,人们又在水上飞机上安装了一种高效能的抑波槽装置。它是
在船底的毗线处,伸出一块金属板,使毗弯内形成一个槽。当水上飞机
着水时,它可以像挡板一样将溅起的大量浪花,抑制在船底下部。由此
可见,抑波槽的作用与船底毗弯的作用基本相似。但是,抑波槽比觥弯
在着水时所起的缓冲作用大得多。
我们知道,水上飞机是靠机翼产生的升力而升空的。由于机翼上表
面呈弯拱型,机翼下表面基本上是平直的,因此在飞机运动时,当相对
气流流过机翼时,根据伯努利定律,机翼上表面压力小,机翼下表面压
力大,机翼上就会产生向上的升力。如果水上飞机的船身没有断阶,机
身的下表面是向下突出的,这就好像一个被倒转过来的机翼。当飞机在
水面起飞滑跑时,水流就会流过向下突出的船身下表面,这时就像相对
气流流过机翼上表面一样,在船身上就会出现一个与升力相反的力——
向下的吸力,这个吸力使飞机难以离水起飞。
为了解决这个矛盾,在水上飞机的船身下部采用了我们观察到的断
阶,这就造成了船身底部突然凹入的形状。如果水上飞机在水上起飞滑
跑时,相对水流就会经船身前部流过断阶区域,由于断层较宽,改变了
水流速度,流水速度就要减慢。根据伯努利定律,由于断阶处的流速减
慢,压力必然要增大,这样,在船身上产生的吸力就会减小。
我们在物理学中知道液体的表面,对与它接触的物体,有一种互相
吸引的作用,这种吸引力称为液体的附着力。附着力的作用方向总跟水
表面垂直,也就是说,这种附着力是将物体垂直向下拉的。我们做一个
简单的实验,就可以看到水的附着力的作用。将一块巴掌大的玻璃,平
平地贴在水表面,然后你再平平地把玻璃拿起来,这时,你会感到有一
种力在向下拉着玻璃,这就是水的附着力。水上飞机的船身下部要浸入
水中,水的附着力必然要对它产生影响。例如,水上飞机要离水升空时,
由于水的附着力的作用,会将飞机吸住,使飞机不易离水。止匕时,水上
飞机的断阶就可以起作用。因为断阶处呈凹形,此处就可以进入一定量
的空气,使飞机这一部位与水面之间有一层空气,空气层把水面与机体
隔开,使二者不接触,这就减小了水的附着力。当然,断阶处的面积有
限,船身的其他部分还要浸在水中,因此,水的附着力,不能完全消除,
而只是有所减少,不过飞机机翼所产生的升力完全是可以克服这些力的。
水上飞机的水舵
水上飞机在空中飞行时,操纵方向舵和升降舵来控制航向和升降,
在海上活动时,主要是靠操纵水舵来改变航向。水舵是船上控制航向的
设备,船上的舵手掌握它,驾驶巨轮,越险滩,避暗礁,劈波穿浪,不
离航线地航行。水上飞机为了能够在水面上活动,在水上保持或改变航
向,获得水中的操纵力,只有利用水舵。
水上飞机的水舵,是安装在飞机船底的尾部,由一根转轴和机身相
连在一起,并可以左右转动,转动的角度一般为25°左右。它像船的水
舵一样,可以使飞机在水上滑行时,保持稳定的方向,或改变航向。在
使用过程中,它是通过飞行员蹬动驾驶舱内的脚蹬来实现的。当飞行员
蹬动右脚蹬,水舵便向右偏,蹬动左脚蹬,水舵便向左偏。当水舵向左
偏以后,水流流过水舵时,流速减慢,就在舵面上造成了一种水压力一
舵压。这种舵压力指向右侧,使机尾向右摆,飞机机头便相应地转向左
方。当水舵向右偏以后,机尾就向左摆,机头转向右方。有了水舵,水
上飞机就能在水面上像船舶一样转向自如了。
为了保持或改变飞机在水面运动时的方向,现代的水上飞机还采用
了一种水襟翼的装置。水襟翼与水舵在构造上是完全不同的,水舵是垂
直地安装在飞机的船底尾部,而水襟翼则是水平地安装在船底中部,并
分为左右两片,不用时,贴着船身,使用时,可以放下。飞机在水上滑
行,需要改变方向和修正方向偏差时,就可放下水襟翼来调整。如果飞
机要向左偏转,飞行员就可以放下左边的水襟翼,使左边水阻力增大。
这个增大了的水阻力,就对飞机重心构成向左偏的力矩,使飞机向左转,
另外,在飞机起飞滑跑时,水襟翼还可以收起,以便减小水阻力和增速。
当飞机在降落下滑或需要空中减速时,放下襟翼还可以起到增大阻力、
减速的作用。可见水襟翼不但可以起到水舵的作用,而且可以提高水上
飞机的空中飞行性能。
水上飞机的稳定浮筒
在水上飞机机翼下的两端,各有一只像小船一样的东西。这两只小
船,人们称它为浮筒。它的作用是防止水上飞机横向倾斜,因此,又被
称为稳定浮筒。
水上飞机的稳定浮筒可以分为两种:一种是承力浮筒。当水上飞机
处在水平静止位置时,翼下的浮筒可以部分浸入水中,产生升力,这种
翼下浮筒就叫做承力浮筒。另一种是支撑浮筒。水上飞机处在水平静止
位置时,翼下浮筒高出水面,当水上飞机处于滑跑状态时,浮筒仅与水
面接触,并在整个滑跑过程中,只在水面上滑动,这种浮筒则称为支撑
浮筒。
通常承力浮筒装得靠近船身,靠近船身可以承受飞机更大的重量,
使飞机的船身能做得小一些。支撑浮筒装得靠近翼尖的地方,离船身较
远,产生的力矩则较大,因而有更好的支撑作用。
水上飞机为什么要有这种稳定浮筒呢?因为大海上是经常起风浪
的,大风卷起汹涌的波涛,往往使飞机在水面上摇摆不定,甚至会出现
飞机倾斜过大,机翼插入水中的现象。这时飞行员又不能靠操纵来恢复
飞机的正常状态,只能靠翼下的稳定浮筒来保持机身的平衡。
当然,水上飞机并不是一发生倾斜就需要稳定浮筒来帮助,因为水
上飞机本身还具有一定的稳定性。这种稳定性与船舶的稳定性相似。当
船舶受到风浪的作用,而向一•舷倾倒时,倾倒到一定的位置,又会自动
摇向另一舷,而不会一直倾倒下去。这是因为船舶倾倒后,浮力还作用
在船的重心之上,这个力就使重心以上部分向另一侧转动,这就使船身
不会继续倾斜。船舶本身具有的不倾覆的能力,就是船舶的稳定性。水
上飞机也具有这种能力,能抵抗一定的外力作用,而使飞机不至倾覆。
但是,当海上风浪很大,造成水上飞机倾斜过大时,浮力作用的位置就
要移至重心之下,使重心以下的部位向上托起。如果没有飞机翼下的稳
定浮筒,飞机重力和水平面浮力所组成的合力,就会将飞机翻倒,使机
翼插入水中。
水上飞机翼下的稳定浮筒是怎样制止飞机倾斜翻倒呢?当飞机倾斜
时,翼下稳定浮筒一接触水,就会产生垂直向上的浮力,这个浮力就是
与倾斜方向相反的作用力,制止飞机的倾斜而避免机翼入水。飞机倾斜
越大,稳定浮筒入水的体积也就越大,浮筒的浮力也不断增大,恢复飞
机平衡的力量也就增大,使飞机恢复平衡。但恢复能力也有一定的限度,
超过了限度,飞机就不会恢复平衡了。由此看来,飞机在水面
上发生倾斜后,翼下的稳定浮筒能起到一定的支撑作用。
现代水上飞机的稳定浮筒的体积大小,是根据飞机大小设计的。一
般稳定浮筒的中心做成空的,尽量减轻重量。有的水上飞机的稳定浮筒
(主要是翼尖的支撑浮筒)还可以在空中收起。因为水上飞机升入空中
后,稳定浮筒不仅变得无用,而且它的重量和它在空中所产生的阻力,
还要耗费掉发动机的功率,影响飞机的飞行性能。因此,稳定浮筒必须
做得轻一些,能在空中收起,以减少空中飞行的阻力。
稳定浮筒不但在空中会产生空气阻力,在水中也会产生阻力,影响
水上飞机的加速和离水。所以,稳定浮筒的底部也做成尖形船底,也有
断阶,这就大大减少了在水中的阻力,改善了水上飞机的性能。
早期的水上飞机,翼下并没有稳定浮筒,有的是靠机翼代替稳定浮
筒的作用。例如,俄国在1910年制造的“恩格斯水上飞机,它是靠
翼尖弯曲与水面接触而产生浮力,保持飞机在水上的平衡。这种稳定形
式,不会给水上飞机增加重量和空气阻力,但是,水上稳定性较差。
现在,有一种水上飞机取消了翼下稳定浮筒。这种飞机在机身两侧
配有像鱼儿胸鳍一样的东西,叫侧鳍型浮筒。鱼儿依靠它的水平胸鳍,
在动荡的大海里,能保持自身的平衡,那么这种模仿鱼儿胸鳍的侧鳍型
浮筒,也就可以防止飞机在水上左右摇摆,起到水上稳定的作用。
水上飞机机翼和尾翼
水上飞机机翼像陆上飞机的机翼一样,形状是多种多样的,但和陆
上飞机相比,却有许多不同的特点,两者的机翼不但形状有所区别,而
且安置的位置也不相同。现代陆上的单翼飞机,机翼位置有上单翼、中
单翼和下单翼三种形式,而水上飞机却只有上单翼形式。这有两方面的
原因:
一方面是水上飞机大部分时间是在海洋上活动,如果机翼、尾翼不
高悬起来,就会被飞溅的浪花和波涛打着,机翼上的襟翼、发动机、螺
旋桨和各操纵舵面,经波浪的多次冲打后,会造成严重的损伤。
另一方面,水上飞机的机翼如果安装过低,在海上起落时,也会受
到水浪的冲刷,使机翼、尾翼产生很大的振动。无规则的波涛和水浪还
会严重破坏机翼上的空气相对运动速度和空气的正常流动,造成飞机的
阻力增大,升力降低,飞机的操纵性和安定性下降,飞机就会摇晃不定,
难于正常的起飞和安全的降落。如果飞机是采用喷气发动机,水浪一旦
进入发动机内,还可能造成发动机熄灭停车。所以,水上飞机一般都要
将机翼和尾翼高悬起来,同时,也将机翼上安装的发动机高悬起来。
但是,水上飞机的机翼并不是越高越好。机翼下安装有稳定浮筒,
为了使浮筒的支杆尽量缩短,以减轻重量,减小飞行时的阻力,要求翼
尖离水的距离尽量近些。可是,机翼中部、根部安装有发动机,为了避
免水浪的冲刷,又要求机翼安装高些,这就产生了矛盾。为了解决这一
矛盾,就出现了一种海鸥式机翼。这种机翼在靠近船身处向上弯折了一
下,翼的根部、中部就高悬起来了,将发动机安置在翼弯的最高处,避
开飞溅的水浪,而翼尖又可以低一些,照顾了浮筒的需要。
布置合理的舱室
水上飞机的内部,由密封隔板隔成许多个舱室,通常分为5〜7个舱
室,如:驾驶舱、领航舱、机上人员舱、通信射击舱、燃料舱、弹药舱
和生活舱等。水上飞机还可根据不同的需要,分成其他形式的舱室。
驾驶舱一般位于水上飞机的机头上部,是驾驶员操纵飞机的场所。
在驾驶舱的前部,镶有明亮的玻璃,使驾驶员视界开阔,便于观察判断,
正确地操纵飞机。操纵飞机的驾驶杆、脚蹬,以及各种飞行仪表设备等,
合理紧凑地布置在驾驶室周围,便于驾驶员操纵。有的水上飞机的驾驶
舱内,还装有进攻用的射击武器,如机关炮等。
领航舱是供领航员进行空中领航用的,一般位于水上飞机的机首后
部。舱的侧壁局部镶有玻璃,使领航员具有必要的视界。舱的底部装有
玻璃窗,领航员通过此窗可以观察一定范围内的水面情况,以便判断、
检查飞行航线上的情况。在领航舱内装有轰炸和射击瞄准具、照相机操
纵机构、必要的导航设备,以及部分水面设备(沉底锚、浮锚等),在
舱壁上有进出的舱门。
机上人员舱位于飞机中部,它是供空中机械师、观察员和雷达操纵
员活动的地方。在舱内集中布置了雷达操纵员、观察员用的仪表设备,
用于发现目标、辨别敌机的雷达设备,以及摄影照相设备。这些设备可
以供机上人员在海上活动时,监视空中和海上的情况。有的水上飞机装
有机械师用的仪表板和电子设备,以保证水上飞机的动力装置和其他设
备的正常工作。
通信射击舱位于飞机中后部,无线电通信员在这个舱工作。这个舱
装备的机关炮可以向飞机的上方射击,防止敌机从这个方向进攻,保证
了这个方位的安全。
生活舱是远程水上飞机供机上人员休息生活用的。水上轰炸机、水
上侦察机和反潜巡逻水上飞机等,为了完成侦察、攻击反潜任务,有时
不得不在海上停留数天之久。为了使机上人员能够得到休息,在这种水
上飞机上设置了专门的生活舱。生活舱里设有吊铺、可折叠的桌子、食
品储存箱、水箱、炊事设备,机上人员可以在这里饮食、休息。水上飞
机的机上人员的数量,一般是根据飞机的大小和工作情况而定。果如在
海上飞行超过6〜8小时,水上飞机就配两班人员轮换工作。
燃料舱是储存燃油的。有的水上飞机的燃油储存在机翼的油箱里。
水上飞机的燃油舱(箱)不只一个,而是好儿个。这样可以使油料分散
储存,避免集中在一个部位,使局部受力过大。
弹药舱里装载弹药武器。根据任务的不同,舱内可以装载不同的弹
药。一般装有攻击潜艇的深水炸弹,攻击水面舰艇用的爆破弹、鱼雷、
火箭弹等。
水上飞机舱内还有良好的通风、加温设备和隔音设备,保证机上人
员有一个舒适的工作环境。
水上飞机家族
实用的水上飞机自1910年由费勃试飞成功后,发展较快,并作为武
器的一种,在两次世界大战中为战争双方所利用。当时战争的双方从战
争的需要出发,大力发展水上飞机。其中有各种战术用途的战斗水上飞
机,包括近程和远程的海上侦察机、舰艇侦察机、高射炮校正机、水上
巡逻飞机、布雷机和鱼雷机等。在此期间,虽然水上飞机的飞行速度不
如陆上飞机快,但其载重量和航程已大大超过了陆上飞机。当时,飞机
的载重量是相当重要的,飞机的载重量大,从一定意义上来讲,就可以
使飞机飞得高,飞得远,火力强;飞机的载重量小,飞机的性能就差得
多。例如,1914年8月22日,协约国的一架装有“刘易斯”机枪的飞机,
起飞追击在1520米高度上进行侦察的同盟国的飞机,可是,当协约国的
飞机到达1060米的高度时,再也上不去了,原来,机枪所增加的重量,
使飞机的爬高性能受到限制。鉴于这样的教训,当时航程远和载重量大
的水上飞机就承担了繁重的作战任务,如:侦察、巡逻、反潜、救护、
运输、轰炸、空投、空降等。
但是,随着现代科学的发展,水上飞机的地位发生了变化。到第二
次世界大战后,也就是40年代以后,由于喷气技术的应用,使飞机的发
展出现了飞跃。陆上飞机的速度很快地跃入了超音速的领域。随着陆上
飞机的性能不断提高,用途不断扩大,机种不断增加,以前由水上飞机
执行的任务,如:海上侦察、轰炸、鱼雷攻击、对舰队的护航等,大都
由陆上飞机或舰载飞机代替了。水上飞机由于有粗大的船身,其飞行性
能落后于陆上飞机,直到今天,水上飞机还没有超音速的,因而这种飞
机的作用也就逐渐小了。
虽然水上飞机数量减少了,发展速度放慢了,但是由于它具有独立
在水上的活动能力、较大的装载量以及良好的水上性能,因此它还是一
种攻击武器,在战术使用上还具有独特的优越性,如:在远海水域布雷,
对敌舰艇、潜艇进行侦察和攻击,运输物资、部队和技术装备到敌岸登
陆,破坏敌方海上交通线,掩护己方海上舰艇,执行巡逻任务,充当加
油站等。各种类型的水上飞机,有不同的用途。
水上轰炸机
第二次世界大战开始时,德国利用水面舰艇和潜艇在各海域破坏敌
方国家的海上交通,使对方受到严重损失。面对这种情况,美、英等国
就用轰炸机对德国舰艇进行反击。但是,当时陆上轰炸机的速度虽然较
快,但载重量不算大,其作战半径受到了限制,于是美海军研制了远程
水上轰炸机。水上轰炸机是海上一支机动灵活的攻击力量。它可以根据
攻击目标的距离远近,临时在大海上选择水上基地,并利用可以在水上
起飞、降落的特点,预先埋伏在敌舰船的必经之路上,漂泊待机。待敌
舰船到来时,即起飞攻击之,这样可以给敌舰船以突然猛烈的打击。水
上轰炸机一般可以用来担负鱼雷攻击、轰炸、布水雷、海上巡逻、海上
侦察等任务。在海上巡逻侦察时,一旦发现敌方舰船还可以进行攻击,
因此,人们也称这种飞机为水上巡逻轰炸机。
水上侦察机
海洋上天气变幻莫测,复杂的气象条件对一般飞机进行空中侦察影
响很大。但水上飞机却可以在比较恶劣的气象条件下,做低速、低空的
飞行侦察。水上侦察机执行任务时,还可以利用能在水上起降的特点,
隐蔽、迅速地穿入其他海上侦察兵所不能到达的区域,进行侦察。
水上侦察机在海上侦察时,一旦发现敌方舰船,还可以使用自身携
带的航空炸弹、鱼雷。深水炸弹等进行攻击,将敌方舰船摧毁。而水上
轰炸机一般也可以用来侦察。例如,美国的“卡塔林娜”水上飞机,就
是一种既能侦察又能攻击的水上攻击侦察机。水上侦察机的侦察方式一
般可分为三种:目力侦察、照相侦察和雷达侦察。
水上侦察机具有续航时间长、航程远的特点,一般情况下,续航时
间为25〜30小时,作战半径为3000〜3500千米,可在浪高2〜2.5米、
风速20米/秒中起降。如美国的“海上霸王”水上飞机,用于海上侦察
时,飞行距离为4800千米,如进行两次空中或海上加油,飞行距离可以
增加到12000〜13000千米。因此,水上侦察机可以到敌占海区的深远处
进行侦察,或长时间地在海上巡逻,搜索宽广的海区。由于水上侦察机
可以在十分恶劣的气象条件下进行低空、低速侦察,所以在巡逻侦察时,
与敌方战斗机相遇的可能性很小,即便是遇上敌方战斗机,敌机也不能
长时间和长距离地追击它。
水上反潜巡逻机
水上反潜巡逻机主要用于搜索攻击敌方潜艇,一般具有如下特点:
搜索范围广,攻击能力强。水上反潜巡逻机在执行反潜任务时,利
用较舰船和一•般直升机快得多的速度,到达目标上空,灵活机动地进行
低空、低速的海上巡逻、搜索。
飞机上有视界良好的观察窗,工作人员可观察海上半潜水状态和潜
水状态的(潜水不深)潜艇。另外,水上反潜巡逻机还能停泊在水面上,
用吊放式声纳探测潜艇。例如,日本的PS-1水上反潜巡逻机,可将大型
的提吊式声纳放到水下150米的深度进行搜索,搜索半径为15海里(即
27.8千米),搜索6分钟后,再收起声纳,飞到30海里(55.6千米)远
的前方后,再着水搜索,反复17次,搜索面积可达41200平方千米。飞
机发现敌潜艇后,即可发起攻击。水上反潜巡逻机所携带的武器有反潜
深水炸弹、鱼雷、空
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