水上飛機(jī)如何“上天入?！?/h1>
2021-11-11 11:20雷柱劉桓瑋劉常春
科學(xué)中國(guó)人 2021年21期
文 雷柱 劉桓瑋 劉常春
5月8日，在首屆長(zhǎng)三角國(guó)際應(yīng)急減災(zāi)和救援博覽會(huì)上，我國(guó)自主研制的大型水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600與多位用戶完成簽約工作，為國(guó)產(chǎn)航空裝備助力國(guó)家應(yīng)急救援體系建設(shè)注入新動(dòng)能。
眾所周知，水上飛機(jī)要從水面起降，必須兼顧船舶和飛機(jī)雙重特性，具備水動(dòng)和氣動(dòng)兩種性能。無(wú)論是整體設(shè)計(jì)布局，還是工藝材料要求，比起陸基飛機(jī)，水上飛機(jī)研制都更有難度。目前，世界上只有少數(shù)國(guó)家具備大型水上飛機(jī)研制能力。這是一個(gè)國(guó)家綜合工業(yè)實(shí)力的集中體現(xiàn)。
那么，水上飛機(jī)是如何“上天入海”的？制造一款大型水上飛機(jī)要突破哪些技術(shù)難題？請(qǐng)看解讀。
既要飛得高，還得會(huì)“打水漂”
要具備水上起降獨(dú)特“本領(lǐng)”，水上飛機(jī)在機(jī)型設(shè)計(jì)上與陸基飛機(jī)有很大不同。在達(dá)到陸基飛機(jī)氣動(dòng)布局要求的同時(shí)，水上飛機(jī)更需要考慮復(fù)雜的水動(dòng)力特性。
水動(dòng)力特性之所以復(fù)雜，是因?yàn)樗鼤?huì)隨著水上飛機(jī)起降的不同階段而發(fā)生變化。水上飛機(jī)滑行階段，可以看成是一艘船舶低速加速到高速的過(guò)程，而滑行穩(wěn)定性、水動(dòng)阻力、噴濺等運(yùn)動(dòng)特性，在這一過(guò)程各個(gè)階段都是不同的。
滑行穩(wěn)定性主要取決于海上波浪對(duì)水上飛機(jī)的干擾強(qiáng)度。波浪干擾會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)不斷上起下?lián)u，如果這種干擾不可控，水上飛機(jī)就會(huì)產(chǎn)生“海豚跳”現(xiàn)象——像海豚一樣上躥下跳，甚至?xí)活^“扎”進(jìn)水里。
水上飛機(jī)對(duì)起飛重量的限制要求，決定它的重心無(wú)法像船舶一樣置于水下，而是要處于水面之上。這樣一來(lái)，飛機(jī)會(huì)產(chǎn)生橫側(cè)向傾斜，甚至發(fā)生側(cè)翻。為了滿足滑行階段的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)師通過(guò)在機(jī)翼兩側(cè)加裝浮筒，不僅增加了飛機(jī)浮力，還具備良好的橫向穩(wěn)定性。
水動(dòng)阻力，是水上飛機(jī)水動(dòng)力設(shè)計(jì)的另一難點(diǎn)。水的密度是空氣的800倍，在加速起飛階段，水上飛機(jī)需要有足夠動(dòng)力去克服水的阻力。隨著滑行速度增加，水上飛機(jī)所受阻力會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，只有越過(guò)第二個(gè)阻力峰值，飛機(jī)才能達(dá)到離水速度，順利起飛。否則，水上飛機(jī)就是一艘貼著水面高速滑行的快艇。
船身底部的斷階設(shè)計(jì)，是解決飛機(jī)離水起飛的一個(gè)重要措施。斷階讓水和機(jī)身之間產(chǎn)生一個(gè)空氣層，使得水上飛機(jī)在高速滑行中能夠克服氣壓差，在升力作用下順利升空。
早期斷階概念誕生于“施耐德”杯水上飛機(jī)競(jìng)速比賽，設(shè)計(jì)師為提高飛行速度，將浮筒從無(wú)斷階過(guò)渡到有斷階時(shí)代。他們通過(guò)水動(dòng)力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)斷階的形式、高度及相對(duì)飛機(jī)重心位置等對(duì)水上飛機(jī)水動(dòng)阻力影響很大。
20世紀(jì)50年代，為提升船體和浮筒的水動(dòng)特性，設(shè)計(jì)師提出采用收放式斷階替代固定式斷階的方式，通過(guò)起飛前后調(diào)整斷階深度，有效提升水上飛機(jī)飛行特性。
水上飛機(jī)在水面滑行時(shí)，機(jī)身底部會(huì)向四周噴射出強(qiáng)弱不等的水束，產(chǎn)生噴濺現(xiàn)象。噴濺除了沖刷船底增大滑行阻力外，還可能影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，對(duì)螺旋槳、襟翼、尾翼等造成不良影響。
在水上飛機(jī)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一方面設(shè)法使螺旋槳、平尾等動(dòng)力裝置避開噴濺，比如水上飛機(jī)常用的上單翼、T型尾翼等布局設(shè)計(jì)；另一方面設(shè)法抑制噴濺，例如將船身舭部設(shè)計(jì)為帶有舭彎和抑波槽的形狀，甚至利用邊界層控制技術(shù)降低水動(dòng)載荷等。
防腐和密封，難以逾越的兩座“大山”
水上飛機(jī)作為“飛機(jī)+船”的組合產(chǎn)物，在制造上遠(yuǎn)不是兩者技術(shù)疊加那樣簡(jiǎn)單。除常規(guī)陸基飛機(jī)和艦船必需的技術(shù)外，考慮到高鹽高濕工作環(huán)境，水上飛機(jī)制造對(duì)防腐蝕能力、水密性等指標(biāo)要求極高。
早期水上飛機(jī)，蒙皮接縫和鉚釘孔很容易滲入海水，艙底內(nèi)部經(jīng)常積水，腐蝕問(wèn)題十分常見(jiàn)。后來(lái)，設(shè)計(jì)師在水上飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和材料方面進(jìn)行有益探索，使得防腐蝕能力有了顯著提高。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，水上飛機(jī)多采用全機(jī)水密鉚接，能夠有效防止雨、霧和海水浸入結(jié)構(gòu)內(nèi)部；合理設(shè)計(jì)漏水孔和通風(fēng)孔的位置大小，使得內(nèi)部積水順利排出；在鉚釘、螺栓等連接件結(jié)合面進(jìn)行適當(dāng)隔離絕緣，防止雙金屬接觸腐蝕。
在制造材料選擇方面，水上飛機(jī)一般采用防腐蝕材料和表面涂層等技術(shù)，為機(jī)體披上“防護(hù)衣”。目前，水上飛機(jī)使用的是常見(jiàn)合金材料，存在一定缺陷。研制新的防腐蝕材料，一度成為各國(guó)研制水上飛機(jī)的難題之一。
發(fā)動(dòng)機(jī)和各類電子元器件防腐蝕能力同樣是科研攻關(guān)的“重頭戲”。水上飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)額外安裝防腐蝕裝置，一般采用高壓空氣噴射方式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)進(jìn)行沖洗和清潔；機(jī)體內(nèi)電子元器件也有著嚴(yán)密的防霉菌、耐鹽霧、腐蝕防護(hù)和電磁兼容等環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，這就要求水上飛機(jī)電控系統(tǒng)必須采用更強(qiáng)的防腐蝕材料和涂層技術(shù)。
水上飛機(jī)在結(jié)構(gòu)上開孔多、接縫多，密封難度可想而知。水上飛機(jī)一般采用3種方式確保機(jī)體密封性：一是在緊固件表面涂抹密封劑，消除緊固件與機(jī)身間的縫隙；二是在整機(jī)裝配完成后，進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)；三是通過(guò)向機(jī)體進(jìn)行高壓噴水，檢查是否有漏水、滲水問(wèn)題。
為確保嚴(yán)格的水密性能，現(xiàn)代大型水上飛機(jī)還采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免機(jī)體出現(xiàn)多處開孔。有些水上飛機(jī)還借鑒了輪船的設(shè)計(jì)理念，增加水密隔艙——將機(jī)身分割成若干個(gè)艙室，每個(gè)艙室之間用防水隔板和水密門分隔。一旦機(jī)身出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，只須將艙門關(guān)閉，就可以將漏水控制在艙室內(nèi)，而不會(huì)擴(kuò)散到機(jī)身其他位置，避免飛機(jī)因進(jìn)水而沉沒(méi)。
除了防腐和密封兩座“大山”，水上飛機(jī)在制造中還有很多“山峰”需要翻越，機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度便是其一。水上飛機(jī)在高速接水過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生巨大撞擊力，之后高速滑行過(guò)程，波浪也會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生高頻沖擊。這種結(jié)構(gòu)響應(yīng)，給水上飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，需要付出更多結(jié)構(gòu)重量。
在總裝對(duì)接方式上，水上飛機(jī)相比陸基飛機(jī)難度也很大。設(shè)計(jì)制造水上飛機(jī)要同時(shí)考慮“半架飛機(jī)”和“半艘船”。這一過(guò)程非常復(fù)雜，不僅涉及高精度密封鉚接技術(shù)、對(duì)接數(shù)字化定位技術(shù)等，還需要輔以數(shù)字化柔性工裝及激光跟蹤儀測(cè)量。
三次試飛，水上飛機(jī)的“破繭之旅”
現(xiàn)代水上飛機(jī)大都具有“水陸兩棲、一機(jī)多型”的特點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)前，必須進(jìn)行3次不同方式的首飛試驗(yàn)。
陸上首飛，即驗(yàn)證水上飛機(jī)基本功能和飛行性能，是實(shí)現(xiàn)圖紙到試驗(yàn)機(jī)的重要環(huán)節(jié)。水上飛機(jī)依靠起落架系統(tǒng)進(jìn)行陸上起降，與陸基飛機(jī)并沒(méi)太大區(qū)別。
水上首飛和海上首飛，包括飛機(jī)“從空中降落水面”和“從水面滑行升空”兩個(gè)測(cè)試階段。兩者看似進(jìn)行了相同的測(cè)試科目，卻對(duì)水上飛機(jī)性能檢驗(yàn)有著不一樣的意義。
水上首飛一般在湖面進(jìn)行，主要驗(yàn)證水上飛機(jī)各系統(tǒng)水面工作情況，并初步驗(yàn)證飛機(jī)水面起降的操作性能，為投入森林滅火和自然災(zāi)害防治體系建設(shè)做充分準(zhǔn)備。
海上首飛則重點(diǎn)檢驗(yàn)水上飛機(jī)噴濺特性、抗浪性、加速特性和水面操縱性能，檢驗(yàn)飛機(jī)各系統(tǒng)在海洋環(huán)境中的工作性能，以便收集海上飛行數(shù)據(jù)，對(duì)未來(lái)飛機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)海貨物運(yùn)輸、水上應(yīng)急救援等任務(wù)提供支持。
相比于水上起飛，海上起飛可以說(shuō)是水上飛機(jī)的“終極考驗(yàn)”，有著更高的技術(shù)要求——海上環(huán)境對(duì)水上飛機(jī)各項(xiàng)性能要求更加苛刻。海水鹽度明顯高于湖泊淡水，對(duì)水上飛機(jī)各系統(tǒng)腐蝕防護(hù)有著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；海水密度大，水上飛機(jī)起飛時(shí)克服水的“黏性”更大，降落時(shí)海水對(duì)飛機(jī)的反作用力也更強(qiáng)，飛行員往往感到海面比湖面“偏硬”；海上不同類型波浪同時(shí)存在，且傳播方向不一致，會(huì)使得水上飛機(jī)飛行環(huán)境更加復(fù)雜，飛機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生上下顛簸和搖擺現(xiàn)象。
海上起飛對(duì)飛行員的視覺(jué)感受和操縱要求更加嚴(yán)格。海面比湖面更開闊，飛機(jī)降落時(shí)，飛行員選擇參考點(diǎn)不如湖面容易；海面環(huán)境比湖面環(huán)境更復(fù)雜，在試飛過(guò)程中，飛行員需要全面考慮風(fēng)向、風(fēng)速、洋流和浪涌等綜合因素影響。為此，飛行員需要更為豐富的經(jīng)驗(yàn)決定飛機(jī)是逆風(fēng)降落、逆海浪降落，還是正側(cè)風(fēng)、沿波峰等方式降落。
一般來(lái)講，在正常波浪的海面起飛時(shí)，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的拉力產(chǎn)生的低頭力矩，使機(jī)頭有一定的下俯角度，但在大波浪的條件下起飛時(shí)，機(jī)頭反而抬起，在越過(guò)每個(gè)波浪后，機(jī)頭又迅速下俯，產(chǎn)生更大的下俯角度。為了避免起降過(guò)程中飛機(jī)飛行姿態(tài)過(guò)大，飛行員必須調(diào)整好操縱，才可以保持飛機(jī)飛行狀態(tài)的穩(wěn)定性，這讓海上試飛的難度變得更加突出。
無(wú)論是相對(duì)簡(jiǎn)單的陸上首飛，還是難度遞增的水上首飛和海上首飛，都是水上飛機(jī)修煉“上天入海”本領(lǐng)的必由之路。只有經(jīng)歷過(guò)“破繭之旅”，水上飛機(jī)才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、贏得客戶肯定。
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文 雷柱 劉桓瑋 劉常春
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眾所周知，水上飛機(jī)要從水面起降，必須兼顧船舶和飛機(jī)雙重特性，具備水動(dòng)和氣動(dòng)兩種性能。無(wú)論是整體設(shè)計(jì)布局，還是工藝材料要求，比起陸基飛機(jī)，水上飛機(jī)研制都更有難度。目前，世界上只有少數(shù)國(guó)家具備大型水上飛機(jī)研制能力。這是一個(gè)國(guó)家綜合工業(yè)實(shí)力的集中體現(xiàn)。
那么，水上飛機(jī)是如何“上天入海”的？制造一款大型水上飛機(jī)要突破哪些技術(shù)難題？請(qǐng)看解讀。
既要飛得高，還得會(huì)“打水漂”
要具備水上起降獨(dú)特“本領(lǐng)”，水上飛機(jī)在機(jī)型設(shè)計(jì)上與陸基飛機(jī)有很大不同。在達(dá)到陸基飛機(jī)氣動(dòng)布局要求的同時(shí)，水上飛機(jī)更需要考慮復(fù)雜的水動(dòng)力特性。
水動(dòng)力特性之所以復(fù)雜，是因?yàn)樗鼤?huì)隨著水上飛機(jī)起降的不同階段而發(fā)生變化。水上飛機(jī)滑行階段，可以看成是一艘船舶低速加速到高速的過(guò)程，而滑行穩(wěn)定性、水動(dòng)阻力、噴濺等運(yùn)動(dòng)特性，在這一過(guò)程各個(gè)階段都是不同的。
滑行穩(wěn)定性主要取決于海上波浪對(duì)水上飛機(jī)的干擾強(qiáng)度。波浪干擾會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)不斷上起下?lián)u，如果這種干擾不可控，水上飛機(jī)就會(huì)產(chǎn)生“海豚跳”現(xiàn)象——像海豚一樣上躥下跳，甚至?xí)活^“扎”進(jìn)水里。
水上飛機(jī)對(duì)起飛重量的限制要求，決定它的重心無(wú)法像船舶一樣置于水下，而是要處于水面之上。這樣一來(lái)，飛機(jī)會(huì)產(chǎn)生橫側(cè)向傾斜，甚至發(fā)生側(cè)翻。為了滿足滑行階段的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)師通過(guò)在機(jī)翼兩側(cè)加裝浮筒，不僅增加了飛機(jī)浮力，還具備良好的橫向穩(wěn)定性。
水動(dòng)阻力，是水上飛機(jī)水動(dòng)力設(shè)計(jì)的另一難點(diǎn)。水的密度是空氣的800倍，在加速起飛階段，水上飛機(jī)需要有足夠動(dòng)力去克服水的阻力。隨著滑行速度增加，水上飛機(jī)所受阻力會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，只有越過(guò)第二個(gè)阻力峰值，飛機(jī)才能達(dá)到離水速度，順利起飛。否則，水上飛機(jī)就是一艘貼著水面高速滑行的快艇。
船身底部的斷階設(shè)計(jì)，是解決飛機(jī)離水起飛的一個(gè)重要措施。斷階讓水和機(jī)身之間產(chǎn)生一個(gè)空氣層，使得水上飛機(jī)在高速滑行中能夠克服氣壓差，在升力作用下順利升空。
早期斷階概念誕生于“施耐德”杯水上飛機(jī)競(jìng)速比賽，設(shè)計(jì)師為提高飛行速度，將浮筒從無(wú)斷階過(guò)渡到有斷階時(shí)代。他們通過(guò)水動(dòng)力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)斷階的形式、高度及相對(duì)飛機(jī)重心位置等對(duì)水上飛機(jī)水動(dòng)阻力影響很大。
20世紀(jì)50年代，為提升船體和浮筒的水動(dòng)特性，設(shè)計(jì)師提出采用收放式斷階替代固定式斷階的方式，通過(guò)起飛前后調(diào)整斷階深度，有效提升水上飛機(jī)飛行特性。
水上飛機(jī)在水面滑行時(shí)，機(jī)身底部會(huì)向四周噴射出強(qiáng)弱不等的水束，產(chǎn)生噴濺現(xiàn)象。噴濺除了沖刷船底增大滑行阻力外，還可能影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，對(duì)螺旋槳、襟翼、尾翼等造成不良影響。
在水上飛機(jī)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師一方面設(shè)法使螺旋槳、平尾等動(dòng)力裝置避開噴濺，比如水上飛機(jī)常用的上單翼、T型尾翼等布局設(shè)計(jì)；另一方面設(shè)法抑制噴濺，例如將船身舭部設(shè)計(jì)為帶有舭彎和抑波槽的形狀，甚至利用邊界層控制技術(shù)降低水動(dòng)載荷等。
防腐和密封，難以逾越的兩座“大山”
水上飛機(jī)作為“飛機(jī)+船”的組合產(chǎn)物，在制造上遠(yuǎn)不是兩者技術(shù)疊加那樣簡(jiǎn)單。除常規(guī)陸基飛機(jī)和艦船必需的技術(shù)外，考慮到高鹽高濕工作環(huán)境，水上飛機(jī)制造對(duì)防腐蝕能力、水密性等指標(biāo)要求極高。
早期水上飛機(jī)，蒙皮接縫和鉚釘孔很容易滲入海水，艙底內(nèi)部經(jīng)常積水，腐蝕問(wèn)題十分常見(jiàn)。后來(lái)，設(shè)計(jì)師在水上飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和材料方面進(jìn)行有益探索，使得防腐蝕能力有了顯著提高。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，水上飛機(jī)多采用全機(jī)水密鉚接，能夠有效防止雨、霧和海水浸入結(jié)構(gòu)內(nèi)部；合理設(shè)計(jì)漏水孔和通風(fēng)孔的位置大小，使得內(nèi)部積水順利排出；在鉚釘、螺栓等連接件結(jié)合面進(jìn)行適當(dāng)隔離絕緣，防止雙金屬接觸腐蝕。
在制造材料選擇方面，水上飛機(jī)一般采用防腐蝕材料和表面涂層等技術(shù)，為機(jī)體披上“防護(hù)衣”。目前，水上飛機(jī)使用的是常見(jiàn)合金材料，存在一定缺陷。研制新的防腐蝕材料，一度成為各國(guó)研制水上飛機(jī)的難題之一。
發(fā)動(dòng)機(jī)和各類電子元器件防腐蝕能力同樣是科研攻關(guān)的“重頭戲”。水上飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)額外安裝防腐蝕裝置，一般采用高壓空氣噴射方式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)適時(shí)進(jìn)行沖洗和清潔；機(jī)體內(nèi)電子元器件也有著嚴(yán)密的防霉菌、耐鹽霧、腐蝕防護(hù)和電磁兼容等環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，這就要求水上飛機(jī)電控系統(tǒng)必須采用更強(qiáng)的防腐蝕材料和涂層技術(shù)。
水上飛機(jī)在結(jié)構(gòu)上開孔多、接縫多，密封難度可想而知。水上飛機(jī)一般采用3種方式確保機(jī)體密封性：一是在緊固件表面涂抹密封劑，消除緊固件與機(jī)身間的縫隙；二是在整機(jī)裝配完成后，進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)；三是通過(guò)向機(jī)體進(jìn)行高壓噴水，檢查是否有漏水、滲水問(wèn)題。
為確保嚴(yán)格的水密性能，現(xiàn)代大型水上飛機(jī)還采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免機(jī)體出現(xiàn)多處開孔。有些水上飛機(jī)還借鑒了輪船的設(shè)計(jì)理念，增加水密隔艙——將機(jī)身分割成若干個(gè)艙室，每個(gè)艙室之間用防水隔板和水密門分隔。一旦機(jī)身出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，只須將艙門關(guān)閉，就可以將漏水控制在艙室內(nèi)，而不會(huì)擴(kuò)散到機(jī)身其他位置，避免飛機(jī)因進(jìn)水而沉沒(méi)。
除了防腐和密封兩座“大山”，水上飛機(jī)在制造中還有很多“山峰”需要翻越，機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度便是其一。水上飛機(jī)在高速接水過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生巨大撞擊力，之后高速滑行過(guò)程，波浪也會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生高頻沖擊。這種結(jié)構(gòu)響應(yīng)，給水上飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，需要付出更多結(jié)構(gòu)重量。
在總裝對(duì)接方式上，水上飛機(jī)相比陸基飛機(jī)難度也很大。設(shè)計(jì)制造水上飛機(jī)要同時(shí)考慮“半架飛機(jī)”和“半艘船”。這一過(guò)程非常復(fù)雜，不僅涉及高精度密封鉚接技術(shù)、對(duì)接數(shù)字化定位技術(shù)等，還需要輔以數(shù)字化柔性工裝及激光跟蹤儀測(cè)量。
三次試飛，水上飛機(jī)的“破繭之旅”
現(xiàn)代水上飛機(jī)大都具有“水陸兩棲、一機(jī)多型”的特點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)前，必須進(jìn)行3次不同方式的首飛試驗(yàn)。
陸上首飛，即驗(yàn)證水上飛機(jī)基本功能和飛行性能，是實(shí)現(xiàn)圖紙到試驗(yàn)機(jī)的重要環(huán)節(jié)。水上飛機(jī)依靠起落架系統(tǒng)進(jìn)行陸上起降，與陸基飛機(jī)并沒(méi)太大區(qū)別。
水上首飛和海上首飛，包括飛機(jī)“從空中降落水面”和“從水面滑行升空”兩個(gè)測(cè)試階段。兩者看似進(jìn)行了相同的測(cè)試科目，卻對(duì)水上飛機(jī)性能檢驗(yàn)有著不一樣的意義。
水上首飛一般在湖面進(jìn)行，主要驗(yàn)證水上飛機(jī)各系統(tǒng)水面工作情況，并初步驗(yàn)證飛機(jī)水面起降的操作性能，為投入森林滅火和自然災(zāi)害防治體系建設(shè)做充分準(zhǔn)備。
海上首飛則重點(diǎn)檢驗(yàn)水上飛機(jī)噴濺特性、抗浪性、加速特性和水面操縱性能，檢驗(yàn)飛機(jī)各系統(tǒng)在海洋環(huán)境中的工作性能，以便收集海上飛行數(shù)據(jù)，對(duì)未來(lái)飛機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)海貨物運(yùn)輸、水上應(yīng)急救援等任務(wù)提供支持。
相比于水上起飛，海上起飛可以說(shuō)是水上飛機(jī)的“終極考驗(yàn)”，有著更高的技術(shù)要求——海上環(huán)境對(duì)水上飛機(jī)各項(xiàng)性能要求更加苛刻。海水鹽度明顯高于湖泊淡水，對(duì)水上飛機(jī)各系統(tǒng)腐蝕防護(hù)有著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；海水密度大，水上飛機(jī)起飛時(shí)克服水的“黏性”更大，降落時(shí)海水對(duì)飛機(jī)的反作用力也更強(qiáng)，飛行員往往感到海面比湖面“偏硬”；海上不同類型波浪同時(shí)存在，且傳播方向不一致，會(huì)使得水上飛機(jī)飛行環(huán)境更加復(fù)雜，飛機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生上下顛簸和搖擺現(xiàn)象。
海上起飛對(duì)飛行員的視覺(jué)感受和操縱要求更加嚴(yán)格。海面比湖面更開闊，飛機(jī)降落時(shí)，飛行員選擇參考點(diǎn)不如湖面容易；海面環(huán)境比湖面環(huán)境更復(fù)雜，在試飛過(guò)程中，飛行員需要全面考慮風(fēng)向、風(fēng)速、洋流和浪涌等綜合因素影響。為此，飛行員需要更為豐富的經(jīng)驗(yàn)決定飛機(jī)是逆風(fēng)降落、逆海浪降落，還是正側(cè)風(fēng)、沿波峰等方式降落。
一般來(lái)講，在正常波浪的海面起飛時(shí)，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的拉力產(chǎn)生的低頭力矩，使機(jī)頭有一定的下俯角度，但在大波浪的條件下起飛時(shí)，機(jī)頭反而抬起，在越過(guò)每個(gè)波浪后，機(jī)頭又迅速下俯，產(chǎn)生更大的下俯角度。為了避免起降過(guò)程中飛機(jī)飛行姿態(tài)過(guò)大，飛行員必須調(diào)整好操縱，才可以保持飛機(jī)飛行狀態(tài)的穩(wěn)定性，這讓海上試飛的難度變得更加突出。
無(wú)論是相對(duì)簡(jiǎn)單的陸上首飛，還是難度遞增的水上首飛和海上首飛，都是水上飛機(jī)修煉“上天入海”本領(lǐng)的必由之路。只有經(jīng)歷過(guò)“破繭之旅”，水上飛機(jī)才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、贏得客戶肯定。
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