曾经的长距离航线主力、二战明星如今依旧不可替代

	  今年7月26日，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600成功进行海上首飞，标志着中国水陆两栖大飞机走在了世界前列。


	  在飞机刚刚出现的那个年代，水上飞机曾经承担过多种多样的任务，还是长距离航线的主力。如今，水上飞机仍然在一些领域发挥着独特的作用。


	


	  2020年7月26日，山东青岛团岛附近海域，由我国自主研制的大型灭火/水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”AG600成功实现海上首飞。


	  在飞机刚刚问世的年代，专门为飞机起降修建的机场和跑道凤毛麟角，不少飞机在利用既有的地形着陆时，会因为地面的坎坷不平而遭受损坏。而海面、湖面、河面等遍布地球的水面，则为飞机着陆提供了天然的缓冲。为了能利用这些“天然”的机场，人们用浮筒代替了飞机的起落架，让飞机能够在水上漂浮、滑行，最早的水上飞机便由此产生。


	  水上飞机的诞生，要归功于法国工程师亨利法布尔。20世纪初，法布尔就开始了对水上飞机有关技术问题的研究，并在1909年和1910年相继试制了多架水上飞机。在经历了一些挫折后，终于获得了成功。


	  1910年3月28日，一架由法布尔设计的飞机从法国马赛的拉梅德港起飞，在水面上以60公里/小时的速度向前飞行了大约500米后安全降落。这次高度和距离都相当有限的试飞，是现今人们公认的水上飞机的首次飞行。


	  法布尔发明的浮筒式水上飞机是水上飞机的一个类型。地面使用的固定翼飞机，通过加装浮筒和进行有限的适应性改造后，就能在水面上飞行。然而，浮筒式水上飞机一般只能由小型飞机改装而来，抵抗水上风浪的能力有限。而体积重量更大、适航能力更强的，则是水上飞机的另一种类型飞行艇。


	  1912年，美国的飞行先驱者格伦柯蒂斯对他的一架浮筒式水上飞机进行了改造。他将浮筒拆下，而将机身改造成了与轮船相仿的外形。这样，飞机在水面上漂浮的浮力就可以由飞机机身产生。当机身的体积扩大、运载能力增加时，机身所能提供的浮力会同步上升。此外，机身在设计时，也可以将轮船上抗击风浪和其他海上恶劣环境的技术应用进来，使得飞机适应水上状况的能力得到提升。直到现在，大型水上飞机采用的都是飞行艇的设计框架。


	  水上飞机发明后不久，第一次世界大战爆发。在战争需求的催化下，各国都将水上飞机应用于军事领域，并催生出了一大批航空新技术。


	  一战爆发前夕，美国海军就对飞机在海上的运用产生了兴趣，并采购了一些柯蒂斯公司生产的飞机，进行有关技术的试验。1910年，一名试飞员驾驶一架柯蒂斯公司生产的双翼机，从“伯明翰”号巡洋舰上起飞，航空母舰技术就此慢慢的出现。而在1911年，柯蒂斯本人驾驶一架双翼水上飞机，飞到“弗吉尼亚”号巡洋舰附近，在该舰附近停妥后被吊装到甲板之上。此后，水上飞机成为了不少大型舰船配置的武器装备。


	  水上飞机从军舰上释放后，可通过自身飞行速度快的优点，对军舰周边较为广泛的海域进行反潜搜索和攻击。一战时使用的潜艇，不能长时间持续潜伏在水下，间隔一段时间后，就必须浮上水面，或者将通气管或潜望镜伸出海面。反潜水上飞机发现这些“蛛丝马迹”后，就能确定潜艇的位置，有些水上飞机还能直接发动对潜艇的攻击。


	  一战结束后，各国设计制造水上飞机的技术愈加成熟，水上飞机开始大范围的应用于民航领域，在民用商业领域大显身手。


	  一战结束时，英国还拥有很多殖民地，由英国本土到各殖民地间的航运需求比较旺盛。航空运输拥有比航海运输更加快捷的时效。以从英国本土到澳大利亚为例，海运要消耗约一个月的时间，而飞行仅仅需要5-7天。而在当时机场等航空基础设施尚不完善的情况下，水上飞机可通过海面、湖面着陆。只要拥有了合适的水上飞机，航线便很快可以建立。因此，水上飞机受到英国的青睐，并以此建立了水上飞机航线网络。


	  英国的水上飞机网络以伦敦为中心，途经法国、意大利、希腊等欧洲国家，到达埃及开罗。之后，非洲航线和亚洲航线的飞机分别从开罗出发，飞往不同的方向。亚洲航线最远可以到达澳大利亚，飞机在飞行过程中永远面向太阳，因此也获得了“日不落航线”的美誉。


	  英国的水上航空网络建立初期，曾先后试用过美国莱特兄弟研制的“新加坡”号、“加尔各答”号和“肯特”号水上飞机。在此期间，水上飞机的技术性能不断的提高。到“肯特”交付时，水上飞机一次飞行已能运载16名乘客，三百多公斤行李和1.5吨邮件。到1935年，英国的帝国航空公司已拥有了三十多架“肯特”飞机。1936年，一种技术性能更好的“老人星”号水上飞机首飞，这种飞机的巡航速度可达264公里/小时，航程可达1300公里。当时，“老人星”号以每月2架的速度生产，并被英国帝国航空公司照单全收。利用这种被称为“帝国飞艇”的飞机，帝国航空每周有7班飞机飞往埃及，4班飞往印度，飞往南非、马来西亚、澳大利亚的则各有2班。


	  在大西洋的另一端，美国也使用水上飞机开辟了前往欧洲和亚洲等地的航线。现在的民航业巨头波音公司，在上世纪初就已经在民航市场中占有了一席之地。1938年6月首飞的波音314型水上飞机，拥有高达37.4吨的起飞重量，巡航速度可达294公里/小时，航程可达5600公里。用这种飞机，美国的泛美航空曾经开通了一条横跨太平洋的航线。


	  第二次世界大战的爆发给了水上飞机更多的发展空间，在军事和民用领域，水上飞机承担了多种多样的任务，还有如“H-4”这样的巨型水上飞机问世。


	  第二次世界大战初期，由陆地起飞的轰炸机的航程和载弹量都不够理想。因此，英美等国海军研发了能够在水上起降的轰炸机，并使其成为了海上的一支机动灵活的力量。运用水上轰炸机时，能够准确的通过攻击目标距离的远近，临时在岛屿周边选择水上基地，或预先埋伏在地方舰队的必经之地漂浮待机。一旦时机合适，便可直接从水上起飞攻击目标。也有水上轰炸机兼具巡逻和轰炸两种功能，可以在侦查的同时依据自己能力和目标情况发起攻击。


	  1940年，美军研制的“PB2Y”水上轰炸机开始交付使用，到战争结束时，总共向海军交付了210架这种轰炸机。这种轰炸机的性能可与当时的主流陆上轰炸机媲美。除了给美国海军使用外，“PB2Y”还进行过运输型改造，装备了英军一个团。


	  英军自己的S25“桑德兰”型也是一种性能卓越的水上轰炸机。在战争过程中，S25“桑德兰”水上轰炸机取得了不俗的战绩，最优时一年可击沉数十艘德军的U型潜艇。此外，这种飞机还经常执行拯救落水者的任务。例如，1939年9月，他们从被德军鱼雷击沉的商船“肯辛顿”上救起了34名船员。


	  1942年，在改变太平洋战争形势的中途岛战役中，决定战局走向的几个关键点都与水上飞机有关。当时，雷达技术尚不发达，海战开始后，发现对方舰队的位置主要靠派出水上飞机向各个方向搜索。此外，水上飞机还承担了日常的情报搜集工作。中途岛战役前，美军曾经侦听到日军准备向“AF地区”发动攻击的情报，然而却无法确定“AF地区”到底是哪里。凑巧的是，一架日军的水上飞机在飞过中途岛所在区域时，向基地汇报了自身所处位置的天气情况，而这一地区在电文里被称为“AF地区”。美军随即缩小了“AF地区”的考虑范围，并主动发出“中途岛海水淡化设备发生故障”的明码欺骗电文。在再次监听到日军内部传递的“AF缺淡水”的信息后，美军确认了日军的攻击目标就是中途岛。


	  在战役开始后，美日各自派出了水上飞机队在战斗区域进行搜索。美军使用的是部署于中途岛的“PBY-5”型水上侦察机，采用飞行艇式设计。而日军使用的则是从巡洋舰上释放的“零式”水上侦察机，采用浮筒式设计。两种飞机相比，“PBY-5”飞机能够搭载更多的侦查人员，航程也是“零式”的两倍。在搜索过程中，日军有两架水上侦察机因机械故障和天气原因，未能及时掌握战场态势，而这两架飞机负责搜索的区域，恰好就是美军舰队所在的区域。美军方面的“PBY-5”则成功发现了日军航母的位置，正确引导了美军的舰载机攻击了日军主力航母，使战局朝有利于美军的方向发展。


	  1942年，德国使用U型潜艇对大西洋实施的封锁，使盟军的运输船队遭受了重大打击。未解决大西洋的运输问题，美国军方提出了使用超大型水上飞机运输物资的需求。美国的休斯飞机公司拿到了相关的合同，并设计出了一架能够运载68吨货物的超大型水上运输机“H-4”。当时，金属资源是重要而紧缺的战略物资，需要优先投入到武器的制造中，因此“H-4”飞机机身和机翼不得不采用木材作为主要的组成原材料，也随之带来了许多技术难题。在包括公司老板霍华德休斯本人在内的休斯公司技术人员的共同努力下，这样一些问题终于一一得到解决，但拖延的进度使得“H-4”最终没有赶上执行战争任务。1947年“H-4”进行了第一次也是唯一一次短距离的试飞，之后该项目被美国军方终止。制造出的唯一一架样机也只能躺在博物馆中，默默诉说水上飞机曾经的辉煌。“H-4”的翼展高达97.82米，比我们目前使用的波音747和空客A380巨无霸客机还要长，是人类制造的最大的航空器之一。


	  二战结束后，水上飞机开始逐渐淡出历史舞台。除了下马的“H-4”项目外，英国的桑德斯罗公司设计制造的SR-45“公主号”大型水上飞机也在试制了三架后便宣告终止。“公主号”可以运载105名乘客，机舱内配置的豪华程度不逊于一艘远洋邮轮。两台动力强劲的新型涡轮螺旋桨发动机使它拥有了接近600公里/小时的巡航速度。但是，水上飞机还是由于存在诸多制约因素而逐渐被陆上飞机抢去了风头。


	  在第二次世界大战中，全世界范围内修建了大量的混凝土跑道，可供陆上飞机起降。当战争结束后，这些跑道为陆上航线的建立奠定了基础。虽然水上飞机可以在水面上灵活起降，但不少大城市、工业区和旅游胜地并不在海洋、湖泊或河流附近，只能依靠陆上飞机连接。


	  此外，为了可以在水面上漂浮和滑行，采用飞行艇设计的大型水上飞机的机腹需要采用与船体类似的外形设计，两翼也要布设浮筒保持飞机稳定。机体和浮筒的外形会产生额外的空气阻力。克服这些阻力，就需要消耗更多燃料，从而让水上飞机的经济性打了折扣。水上飞机的外形，也无法让喷气式发动机发挥作用，进一步限制了这种飞机在喷气时代的竞争力。


	  然而，水上飞机并没有彻底消失。在森林防火、海岸巡逻、大范围反潜巡逻等方面，水上飞机仍是陆上飞机的有益补充，能够在特定的情境下发挥无法替代的作用。加拿大在上世纪90年代研制的“CL-415”型水上飞机，是在“CL-215”基础上的改进型，大多数都用在扑救火灾。除了加拿大本国装备了64架外，这种飞机还得到了美国、意大利、韩国等国家的采购。


	  与其他改装的灭火飞机相比，“CL-415”的最大特点是灭火效率奇高。“CL-415”在将所携带的水都倾泻完后，可以在周边的湖泊、河流等地快速进行水的补充，仅需12秒，就可以注满4个水仓共6吨水，再次飞赴火场。加拿大的湖泊很多，一般在森林火场周围，都能够找到面积较大的湖泊，只要湖泊深度超过1.4米，就足够“CL-415”进行补水作业。假设水源距起火点5公里，“CL-415”不足5分钟便可精准地完成一次灭火，一小时足以投下60吨水，如果多机共同执行任务，即使是大面积的森林大火，也能得到一定效果控制。在一次执行起飞基地距火场157公里、火场距水源18.5公里的灭火任务中，该机连续25次往返于水源和火场之间进行汲水和灭火作业，并返回基地加油。从电视新闻报道画面看，不久前出现的美国加州山林大火中，也出现了“CL-415”型水上飞机灭火的身影。


	  日本于2003年首飞成功的“US-2”水上飞机，则可同时承担消防和海上搜救等任务，目前主要装备于日本海上自卫队的空中联队。这种飞机采用了两栖飞机的设计，除了具备水上起降功能外，还安装了陆上起降用的起落架。


	  水上飞机既要在空中飞行，又要在水面上滑行，因此除了装配了一般飞机的机身结构、气动外形和控制翼面外，还有不少借鉴轮船的设计。


	  水密隔仓：有些水上飞机会将机身分割成若干个舱室，每个舱室之间用防水隔板和水密门分隔。一旦机身在水面滑行或漂浮时出现漏水现象，只需将这个舱室的舱门关闭，便可将漏水控制在这个舱室之内，而不会扩散到机身的其他位置。这样就能避免飞机因为进水沉没。


	  水舵：飞机在飞行过程中，通过尾翼上的方向舵改变垂直尾翼与空气相互作用的受力情况，进而控制飞机的方向。而水上飞机在水面滑行时，需要依靠与水流相互作用的水舵控制滑行方向。水舵一般安装在机身底部，其基础原理与轮船的舵类似。


	  浮筒：对于浮筒式水上飞机，浮筒代替了起落架，是飞机能够漂浮在水面上的必要装置。而对于飞行艇式水上飞机，为避免滑行过程中机翼倾斜、与水面接触，一般在两翼的末端也要设置稳定浮筒。