水陸兩棲型輕型運動飛機技術現狀及發展研究

黃洪明

摘要： 水陸兩棲型輕型運動飛機作為新型通用航空飛機，在氣動布局上采用上單翼、高置的平尾；在發動機布局上采用推進式形式，發動機布置在機翼上方，螺旋槳布置在機翼后方；水動布局可選擇翼梢浮筒-船身式或鰭式浮筒-船身式，起落架布局采用可收放的前三點式起落架。水陸兩棲型輕型運動飛機其水面和陸上起降能力在我國湖泊、水庫區域可開展水上游覽、觀光，以及水面宿營與垂釣，具有廣泛的應用前景。

Abstract： The amphibious light sport aircraft is a new type of general aviation aircraft. It adopts a single-wing and high-positioned flat tail for aerodynamic layout. It adopts a propeller type in engine layout. The engine is arranged above the wing and the propeller is arranged behind the wing. The water moving layout can choose wingtip pontoon - hull type or fin pontoon - hull type， landing gear layout adopts retractable first three point landing gear. The water and land take-off and landing ability of amphibious light sport aircraft can carry out water excursions and sightseeing as well as water camping and fishing in the lakes and reservoirs in China， so it has a wide range of application prospects.

關鍵詞： 水陸兩棲型；輕型運動飛機；布局形式；應用前景

Key words： amphibious type；light sport aircraft；layout form；application prospect

中圖分類號：V271.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0124-02

0 引言

輕型運動飛機（LSA）是一類填補超輕型飛機和高檔兩座單發活塞飛機之間空白的新型通用航空飛機，是美國聯邦航空局根據民間航空提案要求于2004年新推出的一個飛機類別。該型飛機配備單臺活塞式發動機或單臺電力推進裝置，陸上運行時最大起飛重量限制為600kg，水上運行時最大起飛重量限制為650kg[1，2]，最大平飛速度不超過233km/h，包括飛行員最多能載兩人。輕型運動飛機具有使用要求低、輕便、安全、易于操作、維護簡單、價格低廉等特點。

水陸兩棲型輕型運動飛機既可在水面起降也能在陸上機場起降[3]，為滿足水面滑行要求將飛機機身底部設計V型滑行面，并為滿足陸上起降的要求，在機身兩側安裝可收放的起落架，在水上起降時收上，在陸地上起降時放下。

隨著我國低空空域的逐步開放，通用航空產業迎來了快速發展，據不完全統計，目前我國通用航空器研發制造項目中，輕型運動飛機項目占比近60%。此外，國家通用航空專家委員會參考國際有關國家通用航空市場的發展規律，結合中國通用航空各項政策現狀以及改革發展趨勢，推測我國通用航空市場在2020年左右實現質的飛躍，需求呈現巨大的增長[4]。水陸兩棲型輕型運動飛機其水面和陸上起降能力在我國湖泊、水庫區域可開展水上游覽、觀光以及水面宿營與垂釣，具有廣泛的應用前景。本文根據已有水陸兩棲型輕型運動飛機的設計特點，分析其技術現狀，并探討了其未來發展方向，為水陸兩棲型輕型運動飛機研究提供參考。

1 水陸兩棲型輕型運動飛機技術現狀分析

根據已有的國外水陸兩棲型輕型運動飛機機型統計，典型機型主要有巴西M22 SeaMax飛機和Seastar飛機，西班牙GAV Freedom飛機，瑞典LN-3 Seagull飛機，美國Icon A5飛機和MVP飛機等。

M22 SeaMax飛機與SeaStar飛機均由巴西AirMax公司研制生產，M22 SeaMax飛機原型機于2001年首飛成功，SeaStar飛機于2009年研制成功。這兩款飛機裝備一臺功率為73.5kW的Rotax 912 ULS活塞發動機，并由它驅動一個三葉推進式螺旋槳。采用收放式前三點式起落架，主起落架可向上收至機身內，前輪可向上、向前收回至機身內。

GAV Freedom飛機是由西班牙研發生產，于2006年首飛成功。LN-3 Seagull飛機由瑞典研制生產，原型機于2008年2月5日完成首飛。GAV Freedom飛機、LN-3 Seagull飛機布局形式與M22 SeaMax飛機基本一致。

Icon A5飛機由美國Icon公司設計研發，2005年開始研制，于2008年7月9日完成首飛[5]。

Icon A5飛機為上單翼飛機，安裝一臺功率為73.5kW的Rotax 912 ULS活塞發動機，并由它驅動一副推進式螺旋槳。采用可收放式前三點起落架。流體動力學設計的翼尖和機身和浮筒可增強其水上穩定性。采用電動可收放起落架，主起落架可向上收放到浮筒內，前輪可向后收起。MVP飛機由美國Seaplex公司設計研發，MVP飛機布局形式與Icon A5飛機基本一致。

如上所述，這些水陸兩棲型輕型運動飛機在氣動布局上采用上單翼、高置的平尾，主要為了防止水面起降中使船體產生的噴濺沖擊機翼與平尾，使機翼與平尾變形甚至損壞；在座艙布置中，這些水陸兩棲型輕型運動飛機采用并列式雙座，飛行員與乘客前向視界較好，并且飛行員與乘客可共用一套飛行儀表[6]；在發動機布局上均采用推進式形式，發動機布置在機翼上方，螺旋槳布置在機翼后方，同樣是為了防止水面起降中使船體產生的噴濺沖擊螺旋槳而損壞螺旋槳，因而不能采用陸上型輕型運動飛機機身首部布置的拉進式發動機布局形式，并且尾翼位于螺旋槳滑流中，增加飛機操縱性，此外，為克服水面起飛過程中水阻力，這些水陸兩棲型輕型運動飛機采用最大功率73.5kW的Rotax 912 ULS活塞發動機。

與其他水陸兩棲飛機類似，水陸兩棲型輕型運動飛機需在機身兩側布置相應浮筒以保證水面橫穩性要求。水陸兩棲型輕型運動飛機在水動布局上主要有兩類，一類是翼梢浮筒-船身式，另一類是鰭式浮筒-船身式，翼梢浮筒-船身式水動布局在兩側機翼的翼梢附近各布置一翼梢浮筒，翼梢浮筒離機身縱向對稱面較遠，其尺寸較小，一般飛機橫傾2～3°一側翼梢浮筒才會觸水，以提供橫向恢復力矩；鰭式浮筒-船身式水動布局在機身兩側布置鰭式浮筒，由于鰭式浮筒距機身縱向對稱面較近，其尺寸較大。機身下方船體在中間區域布置一橫向斷階以阻斷船體的水流，使高速滑行水阻力減小，飛機具有足夠的剩余拉力加速離水。

對于水陸兩棲型輕型運動飛機，起落架布局基本采用可收放的前三點式起落架，前起落架基本均往前收回至機身內，主起落架形式采用舷外支架式[7]，這樣主起落架結構高度較小，結構重量較小，僅收回位置有所不同，翼梢浮筒-船身式水動布局的飛機主起一般往上、往內收回至機身內，而鰭式浮筒-船身式水動布局的飛機其鰭式浮筒空間較大，一般主起往兩側收回至鰭式浮筒內。

2 水陸兩棲型輕型運動飛機在民用領域的優勢

水陸兩棲型輕型運動飛機其陸上和水上起降能力，以及安全可靠、拆裝維護方便，適用能力強，在游覽觀光、私人飛行等方面具有廣闊的應用前景。

我國擁有豐富的湖泊資源，共有湖泊24800多個，其中面積在1平方公里的天然湖泊就達2800多個[8]，此外，我國還擁有許多大型人工水庫，其中大中型水庫達4694座[9]，在這些湖泊、水庫中有的已開發成旅游、度假和休閑地，有的正在開發。充分利用這些水資源發展水陸兩棲型輕型運動飛機具有廣闊發展潛力，可為湖泊開發利用提供新的經濟增長點。

在旅游觀光業競爭日趨白熱化的今天，水陸兩棲型輕型運動飛機作為一種新穎、獨特的運載工具，可讓乘客更為近距、親密地同時體驗到高速掠水飛行和高空飛行的不同體驗，游客可體驗在藍天白云和美好水域不同介質中穿越的神奇視覺感覺，愜意地將河川、湖泊等水資源旅游勝地的美好景色盡收眼底。我國A2C超輕型水上飛機已在山東棗莊微山湖、臺兒莊運河、江蘇宿遷駱馬湖和太平洋島國帕勞執行娛樂飛行體驗。

此外，人們在日趨激烈的工作壓力下，極其熱愛在安靜的自然環境中游玩，水陸兩棲型輕型運動飛機可變形為一個浮動平臺，座艙罩向上移動，靠鏈接移動到飛機發動機上部，這樣讓水陸兩棲型輕型運動飛機前部騰出空間成為類似于經典的釣魚平臺，人們可在此區域垂釣，享受悠閑的時光。此外，人們可在前甲板上平坦的行走，可在后機身引擎與機尾之間安裝一個吊床來休息。

3 結束語

水陸兩棲型輕型運動飛機水面起降能力對水陸兩棲型輕型運動飛機布局形式提出了不一樣的選擇，水陸兩棲型輕型運動飛機在氣動布局上采用上單翼、高置的平尾；在發動機布局上采用推進式形式，發動機布置在機翼上方，螺旋槳布置在機翼后方；水動布局可選擇翼梢浮筒-船身式或鰭式浮筒-船身式，起落架布局采用可收放的前三點式起落架。水陸兩棲型輕型運動飛機其水面起降能力，在我國廣闊的水資源豐富區域執行游覽觀光、私人飛行等任務，為人們提供奇特的視覺享受。隨著我國低空空域的逐步開放，水陸兩棲型輕型運動飛機其獨特的飛行體驗，將具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1]中國民用航空局航空器適航審定司.輕型運動航空器適航管理政策指南[S].AC-21-AA-2015-25R1.2015.

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[5]Paul Jackson.IHS Janes all the world's aircraft Development & Production 2012-2013[M].Surrey：IHS Global Limited，2014：841-842.

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