概述
水轟-5轟炸機,水轟-5多用途兩棲飛機是中國研製的第一種水上飛機,主要用途是執行搜救任務、對抗敵方潛艇、轟炸水面艦艇、布雷、殺傷地面目標、運送各類物資、空投、空中照相和無線電偵察,另外也曾用來滅火,保障消防安全,由於機載設備和武器方面存在一些技術缺陷,水轟-5最終未能大批量生產。
水轟-5機長38.9米、翼展36米,空重27.7噸、最大起飛重量45噸,最大載彈量約為6噸 。
水轟-5最大速度569公里/小時、巡航速度270公里/小時,最大航程4900公里,作戰半徑2200公里。裝有搜尋轟炸雷達、光學轟炸瞄準具、磁探儀和聲納浮標投放裝置,可以攜帶普通航空炸彈、魚雷、深彈和鷹擊8反艦飛彈等武器。
發展沿革
需求背景
水上飛機是在陸地起降飛機的基礎上,根據水面起飛降落要求進行專門設計研發的新型飛機。採用船底結構、水密隔艙、浮筒等特殊設計使水上飛機要付出比陸基飛機高的多的製造成本;而大幅度增加的重量、阻力和涉及水動力的設計限制,又使其性能指標比同等級的陸基起降飛機有所降低。
大型軍用水上飛機適用性靈活,可執行直接支援陸戰隊登入,攻擊敵人灘頭陣地的作戰任務。但大型軍用水上飛機最實際的用途還是依據水面起降的特點,執行一些陸基飛機所無法完成的特殊任務,並且水上飛機的型號和裝備數量都比較少。
在訓練和作戰中不可避免出現會海洋上空的空勤人員彈射、跳傘,艦艇上的海勤人員落海;一些無法建設常規機場的海島上,駐守部隊也不可避免會出現緊急的後勤補給需求或者諸如重病、重傷人員需要儘快向後方轉移的情況。相對於大型水陸兩用直升機,大型水上飛機同樣能在目標範圍內水域降落、滑行、起飛,而其大航程、大裝載容量、長滯空時間、大飛行速度的性能優勢往往是無可取代的。
而諸如海上巡邏反潛/對艦攻擊、投布水雷封鎖航道港口之類的任務,大型水上飛機雖然理論上可以執行,但由於平台飛行性能的差距上實在過於明顯,其實際能力水平和可靠性遠遠不及陸基和艦載飛機。上世紀冷戰時期發展過的一些承擔攻擊任務的大型水上飛機,在後來的發展中也逐漸退役或者轉作他用。僅有日本由於戰敗國身份的特殊政治軍事條約限制,仍然在大力發展基於水上飛機的軍事巡邏、反潛能力。
總體上看,大型水上飛機的定位比較尷尬:裝備過多數量沒有意義,而數量很少但不可避免的偶發情況又對其嚴重依賴。考慮到中國海區有多達6000多個島嶼,且分布面積非常廣泛,大型水上飛機在裝備體系中仍然有一定存在價值。
技術分析
上世紀五十年代,中國進口了一些蘇聯的別-6/青-6水上反潛機, 並在六十年代末期退役。為了填補裝備缺口,中國在1968年籌建水上飛機研究所(605所,後改名中國特種飛行器研究所),與哈爾濱飛機製造廠(122廠)聯合研製新型水上飛機,即後來的水轟-5。水轟-5型總設計師是有中國水上飛機之父之稱的王洪章。這個項目非常緊迫,1968年605所還在組建過程中就已經開始了飛機設計;7月份開始方案論證以後,僅用了3個月時間就上報中央。有觀點認為這與1967年日本新明和公司研製的PS-1反潛水上飛機首飛有關,在浮躁的社會氣氛下,鄰國的刺激對項目的決策起到了巨大的推進作用。
飛機要克服重力在天空中飛行,需要通過機翼上下表面不同流動速度的空氣產生壓力差形成向上的升力。但就像人在空氣中快速揮動手掌很容易,而在水中則不僅費力而且速度也要慢得多;大型水上飛機同樣面臨水阻力遠高於空氣阻力、以及穩定性和抵抗遇浪等問題。水轟-5的機身底部外形、結構,就是參照船舶的水動力設計概念而來;事實上這種飛機的整個機身在飛機設計中都被稱為“船身”,而且大量沿用了包括甲板線、舭線等船舶術語。由於要在水面上高速滑行,水轟-5船身的結構要求比常規飛機高很多:在極限氣象水文條件下、時速接近200公里/小時仍然要能承受遇浪和著水的衝擊而不引起結構永久變形、破裂。在由於戰傷、與水面漂浮物、暗礁等碰撞引起結構破裂以後,仍然能保持較好的不沉性能。為此水轟-5採用了船底龍骨和水密隔艙等結構設計,全機分為10個水密艙,可以保證相鄰的2艙進水仍然不沉。艙與艙之間的水密隔框上設定可以承受一定壓力的水密門供飛行員等空勤人員通行。如果說船底龍骨和水密隔艙在原理上都和正常船舶沒有區別的話,那么水轟-5這種前低後高,而且中間通過一個台階(稱為斷階)形成不連續面的船底外形,就是水上飛機的獨有設計了。斷階前方的前船體部分是主滑行面,設計與高速快艇類似;水轟-5起飛時在發動機推動下不斷加速,水通過船底突出的分水體不斷被分流至兩側形成高速水流。它的外形對水面滑行過程中的阻力大小、姿態穩定特性,噴濺情況起到決定性的作用。 水轟-5底部中間明顯的斷階,則是針對起飛和降落做的最佳化設計。採用斷階後,前船體的主滑行面和高速水流被強行截斷,並在後方形成低壓區。經過針對性設計的低壓區有效的改善了水轟-5的水動力與飛機重心、氣動力的互動效果,使飛機縱向的傾角變化隨著滑行速度變化規律起來,保證了起飛降落中的穩定。最重要的是,斷階這種在常規飛機上會造成明顯阻力損失而不可接受的設計,通過巧妙的引入氣動力干擾水動力,使水上飛機在起飛性能上獲得了明顯的提升。隨著速度增加,水阻力也越來越大,在水上飛機達到起飛臨界速度時,水阻力會形成一個巨大的峰值。斷階設計形成的低壓區,在水轟五不斷接近起飛臨界速度、機翼升力大幅度增加使機身吃水深度減小時,會從斷階兩側不斷吸入空氣並逐漸形成空氣墊隔絕高速水流對後船體的沖刷,大幅度減小阻力。配套遲滯
水轟-5配備於解放軍北海艦隊航空兵,專門組建了一個水上飛行團。但是實際製造和服役的水轟-5飛機並不多。這主要是長期未開發出適宜於水上飛機的軍事用途。一般來說,水上飛機主要用於遠程反潛巡邏,不但航程長,對陸地機場的依賴小,可以靠水上艦艇補給燃油。水轟-5曾經創下連續飛行8.5小時的紀錄。
但是中國的反潛設備長期落後,因而水轟-5可以說自服役以來一直無用武之地,因而製造量很小,也導致水上飛機研究所和水上飛行團長期以來都處於非常尷尬、備受冷落的局面。
再加上相當一段時期中國也沒有研製空中預警雷達,水轟-5的實際用途只剩下海上目視巡邏,再就是救援和捜索。其訓練也一直停留在為飛而飛,僅僅是為了維持飛行人員、延續飛行經驗。實際上說穿了,在現行的裝備體系中,水轟-5的地位就是雞肋——食之無肉,棄之可惜。這批水轟-5的服役時間已經達到28年,已經接近其先輩蘇聯別-6型的服役全壽命。水上飛機在海上飛行使用,高鹽度海水對其機體、發動機的腐蝕是相當厲害的,儘管水上飛行團的地勤機械師一直對其盡力維護,但終有力所不逮之處。
技術參數
名稱:水轟-5轟炸機機高:9.80米 翼展:36米 機翼面積:144平方米 重量: 最大起飛重量:45000千克 正常起飛重量:36000千克 最大載彈量:約6000千克 性能數據: 最大速度:556千米/小時 最大航程:4900千米 實用升限:10250米 起飛滑水距離:482米 著水滑水距離:653米 最大續航時間:11小時33分 動力裝置:四台WJ-5甲渦漿發動機,額定功率為2059.4千瓦,最大功率2316.8千瓦,裝4葉螺鏇槳。 武器裝備:可以攜帶自導 魚雷、 空艦飛彈、航空炸彈、深水炸彈等反潛武器,此外機身背部還裝有活動炮塔。 機長:38.9米外形特徵
水轟-5飛機的外形很美,修長的機身兼船身保證了水面漂浮時具有良好的縱向穩定性。機頭有一個雷達罩機鼻,稍下方是領航員的向下觀察透明艙。機頭上方是駕駛艙,內容納多人機組。通常為雙人駕駛機組,兩人均有全套操縱系統。大長寬比的機身有較大容積的貨艙,內可搭載電子器材或其他有效載荷。
機艙為非氣密,有高空飛行和應急供氧系統。機腹是相當長的單斷階船底,尾端帶有水舵,機尾是向後延伸數米的磁探儀。輔助機輪可收進機身。船型底按兩艙破損不沉設計,共10個水密艙。大展弦比梯形平直機翼裝在機身背部,上面設有開裂式襟翼及擾流片。上反平尾兩端裝有2片橢圓形垂尾。
水轟-5的機身按二艙破損進水不沉的原則設計,共分成十個水密艙段,機頭下有抑波槽和擋水板,減少了浪花的飛濺。座艙非氣密,但有高空供氧設備。機體考慮到我國海岸線長和沿海各島嶼的使用要求,多處採用防潮濕、防鹽霧、防黴菌措施。主要措施為機上鋼零件塗有環氧鋅黃底漆,再塗環氧硝基磁漆。鋁合金進行陽極化處理,再塗環氧鋅黃底漆。為防止雙金屬腐蝕,金屬間塗有XM-10膠。
機身為大長寬比全金屬半硬殼式設計,底部設有防浪肋條,減低肋起降時的波浪。經上述精心設計,水轟-5可以在海上、江河湖泊以及水庫中起降,並具有超低空、大航程、全天候、大載彈量短距起降和抗波浪性好等特性。水轟-5在水面起飛距離約500米,水上著陸距離大於800米,可在水深2.5米、長1500米、寬200米的水面起降。另外水轟-5也可在岸上機場著陸,但由於起落架較短小,安全係數不高,因此一般都採用水上起降,然後再通過岸邊坡道滑行上岸。飛機可連續飛行11小時55分鐘或4906千米。
動力設定
水轟-5的動力設定採用4台渦槳-5甲渦槳發動機,額定功率為2059.4千瓦,最大功率2316.8千瓦,驅動四個J19-G10型金屬4葉螺鏇槳。考慮到南方濕熱的天氣,渦槳-5A發動機經特殊措施,在30度氣溫時,仍能提供315O馬力的推力。
J19-G10型金屬螺鏇槳不僅有電防冰裝置,還具有順槳和反槳功能。操縱系統配備有自動駕駛儀和三軸複合液壓舵機助力器及氣液人感裝置,並隨時可由操縱轉換為人工操縱。為保證飛機在水面隨時能自行起動發動機,備有動力電源系統。機上 電子設備包括XS-5A信標機、BWL-7自動無線電羅盤、263無線電高度表、773都卜勒導航雷達、搜尋轟炸雷達、航向系統、慣性都卜勒組合導航儀、高度速度中心儀、地形迴避設備、火控計算機、光學和雷射轟炸瞄準具及反潛專門設備。反潛設備包括多種聲納浮標和尾部的長桿狀磁力探測器。部分設備為後期改進加裝的。機尾裝有一個水舵。武器可以攜帶自導魚雷、“鷹擊”-8型空對艦飛彈、 航空炸彈、深水炸彈等反潛武器,此外機身背部還裝有自衛的23mm活動炮塔。武器分別掛在機身與內側發動機之間以及內外側發動機間的機翼掛架下面。另據未證實的訊息,水轟-5裝備了C-101超音速反艦飛彈。C-101示我軍裝備的第一代衝壓式低空,超音速反艦飛彈,69年5月開始研製,1985年飛彈飛行實驗成功,經多次改良後定型。制導採用末端主動雷達自動尋的方式,因此載機或艦艇在發射後即可關閉自身的雷達,進行脫離。飛彈重達1847千克,射程45千米,使用液體衝壓發動機加火箭助推器。 北約代號 CSSC-X-5。
實戰套用
C-101飛彈常見諸報端,以艦載型為例,接戰過程為:飛彈發射後呈一定仰角爬升,助推器在數秒內將 飛彈加速至1.8馬赫。這之後助推器脫離,點燃液態衝壓發動機,飛彈下滑至50米高度後改平飛,速度也增加到馬赫2.0;這時飛彈依據艦上指揮儀在發射前所預定的飛行時間,自動打開主動雷達搜尋,鎖定目標,當飛行至距目標3000米時,開始俯衝到離浪尖僅5米的高度,並在水線附近命中敵艦。 C-101的大型戰鬥部加上剩餘的燃料,再加上其高速動能,對敵艦殺傷力大。但目前公開的資料中,C-101僅有岸艦型號和飛彈快艇攜帶的型號出現,尚未有水轟-5攜帶C-101的圖片或文字資料。 興安嶺火災後,水轟-5滅火機改型開始研製。1987年6月,水轟-5的森林滅火改型在哈爾濱附近進行了首次滅火試驗。水轟-5飛機先在水庫水面以每小時100千米的速度滑行,僅幾秒鐘即將容量達8噸的飛機水箱吸滿。隨後飛機加速滑行500米後離水面升空。到達投水地點後,飛機放下襟翼,下降減速,然後打開水箱門,8噸多水一泄如注,完成了此次投水試驗。機上增加了相應的吸水、放水裝置,如轟炸瞄準設備處增設放水按鈕。水箱有手動操作應急系統。滅火型擁有以往型號的作戰能力。
試製過程
原型試製
根據中國海軍的各種需要,為解決別-6/青-6水上反潛飛機即將退役後的裝備空白,1968年12月,中國第三機械工業部(航空工業主管部)批准了命名為水轟-5的研製方案。研製工作由水上飛機設計研究所和哈爾濱飛機廠共同承擔,根據批准方案首批試製三架。1970 年2 月,水轟-5總體設計完成。同年10 月發出生產圖紙,並開始試製。1971年,裝出供靜力試驗用的01號原型機,以110%的設計載荷達到並超過全機靜強度破壞試驗的技術要求。1973年12月,供試飛用的水轟-5總裝完成,為02號原型機,同月實施首次地面滑行。1974年10月,運抵試飛現場。航空工業部和海軍司令部聯合組成試飛辦公室,具體領導試飛工作。1975年5月至1976年3月,在湖北荊門漳河水庫下水,先後進行滑水試驗30小時,完成28個項目的靜水試驗和滑行試驗,還成功地進行了4次預起飛。 1976年4月3日,水轟-5首次水上起降試飛典禮隆重舉行。上午10時,飛機在水面上起飛,承擔這次任務的是海軍航空兵某部飛行中隊長黃星輝等7人,飛行時間為23分鐘,首次水上起降試飛獲得成功。 首飛之後,哈爾濱飛機製造廠又製造出首批4 架飛機。1985年底,4架飛機均完成了從湖北到湖南的三角航線試飛。1985年11月到12月,在18個飛行日的試飛中,飛機出勤率和科目試飛成功率達100%,實現了無故障飛行。1986年後,水轟-5型飛機交付海軍使用,開始接替陳舊的別-6/青-6型水上飛機。1987年,水轟-5型飛機榮獲國家科技進步一等獎。改進改型
水轟-5有幾種型號: 水轟-5型:多用途水上飛機為基礎型號; 水轟-5A型:為預生產型號,個別飛機被改裝為電子偵察機; 水轟-5B(PS-5)型:為滅火飛機,可載8噸水。 編號01的飛機為預生產驗證機,用於靜態試驗,編號02-03的兩架飛機為預生產樣品機,用於飛行試驗,編號04-07的4架飛機為量產型樣品機,裝備部隊使用。由於機載設備存在明顯缺陷,無法達到軍方要求,無法保障設計要求的搜尋並殺傷水面、水下艦艇的性能,水轟-5最終未能投入大批量生產。另外,水轟-5配備的C-101反艦飛彈由於類似技術原因,同樣未能大批量生產。 大興安嶺火災(1987年5月6日~6月2日)後,水轟-5B滅火機改型開始研製。1987年6月,水轟-5B的森林滅火改型在哈爾濱附近進行了首次滅火試驗。水轟-5B飛機先在水庫水面以每小時100千米的速度滑行,僅幾秒鐘即將容量達8噸的飛機水箱吸滿。隨後飛機加速滑行500米後離水面升空。到達投水地點後,飛機放下襟翼,下降減速,然後打開水箱門,8噸多水一泄如注,完成了此次投水試驗。機上增加了相應的吸水、放水裝置,如轟炸瞄準設備處增設放水按鈕。水箱有手動操作應急系統。水轟-5B滅火型飛機擁有以往型號的作戰能力。後繼型號
中國特種飛行器研究所正式啟動了水轟-5的後繼型號——蛟龍-600型(代號:JL-600)水陸兩棲飛機研製項目。 蛟龍-600飛機可以在陸上二級機場和長1500米、寬200米、深2.5米的水域起降,可在晝夜執行滅火和救援任務。該飛機可在飛行中降至水面滑行汲水,滅火用儲水箱最大載水量12000千克,一次汲水時間不大於20秒,投水高度30~50米。 蛟龍-600最大起飛重量48000千克,最大平飛速度為每小時555公里,起降抗浪高度達2.8米,最大航程為5300公里。 蛟龍-600水陸兩用飛機,在任務定位上拋棄了不切實際的轟炸、攻擊用途,而是著重於緊急救援、水面滑行汲水並空投滅火。該機在水轟-5研製和使用經驗的基礎上進行全新設計,機身、機翼由西安飛機工業集團公司負責詳細設計和製造,而後機身與尾翼則交由陝西飛機工業集團公司研製。 蛟龍-600性能功能完善化、擺脫專用機場限制,其市場前景比水轟-5要強不少;雖然軍隊採購數量會很有限,但是海監等海洋部門,以及內陸一些歷來森林防火壓力很大而附近又有湖泊可以汲水的地區的政府,都有可能成為該機的新用戶,有望超過20架甚至接近30架銷量。技術革新
中國設計師在研製水轟-5多用途兩棲飛機時沒有遠離蘇聯別-6水上飛機的結構,同時還使用了運-8運輸機的一些方案。水轟-5採用與別-6相同的氣動布局,上單翼平直機翼,流線型座艙,機腹是相當長的單斷階船底,尾端裝有水舵,機尾是向後延伸數米的磁探儀。中國水轟-5與蘇聯別-12和日本US-1A水上飛機既有區別,也有相似之處,其中機首雷達天線整流罩與蘇聯別-12水上飛機相同,標準三支柱起落架可收放,在水面起降時較為穩定。
水轟-5配備4台WJ-5A1渦槳發動機,與蘇聯AI-24發動機類似,最大功率12600馬力。機首部分有3個貨艙,機身中部是搜尋設備、無線電通信和設備艙,作為中央艙的操縱艙內有3個操作員,負責控制機載設備,主要是慣性導航系統、無線電羅盤、地磁異常探測器、無線電高度儀、都卜勒搜尋雷達等。機組人員8人,包括機長、副駕駛、領航員、工程師、報務員、技師等。主要武器裝備包括兩門23毫米23-1型機炮、C-101反艦飛彈、小型反潛魚雷、各種口徑的深水炸彈和水雷,以及事故救援設備,最大載彈量6噸,安裝在機身尾部機翼下4個彈艙內。執行戰鬥巡邏任務時水轟-5通常掛載2枚C-10反艦飛彈和6具魚雷,以及大量深水炸彈和水雷。水轟-5長38.9米,高9.8米,翼展36米,空重25噸,標準起飛重量36噸,最大起飛重量45噸,最大航程4750公里,飛行時間不超過15小時,升限10200米,有效載荷6噸,最大載荷10噸。
水轟-5有幾種型號,其中水轟-5多用途水上飛機為基礎型號,水轟-5A為預生產型號,個別飛機被改裝為電子偵察機,水轟-5B(PS-5)為滅火飛機,可載8噸水。編號01的飛機為預生產驗證機,用於靜態試驗,編號02-03的兩架飛機為預生產樣品機,用於飛行試驗,編號04-07的4架飛機為量產型樣品機,裝備部隊使用。由於機載設備存在明顯缺陷,無法達到軍方要求,無法保障設計要求的搜尋並殺傷水面、水下艦艇的性能,水轟-5最終未能投入大批量生產。
總體評價
水轟-5是世界上最大的水上飛機之一,可用於近海海域的海上偵察、警戒巡邏、海洋監測、森林滅火等。具有大航程、超低空、全天候、大載荷等特點。
但是,水轟-5由於研製時中國的技術基礎和航空工業水平所限,導致機載設備、反潛和反艦裝備性能落後使其作戰能力不如預期,只能充當目視巡邏機使用。水轟-5需要最佳化水動力和氣動力設計,增加電傳飛控系統、增強的動力系統和氣密增壓機艙等等改進;要大幅提升了離水、著水時的操縱品質和整體飛行性能。相關機型
一是(TU-2)俯衝轟炸機,該機曾是空軍部隊的主力轟炸機,曾參加過解放沿海島嶼的戰鬥。80年代初最後兩個TU-2團的飛機 在油封后退出現役。 二是(伊爾-28)水平轟炸機。該機因大量仿製為(轟-5)而一度成為空軍航空兵和海軍航空兵部隊的主力機型,有轟-偵 五和轟-教五等多種型號,曾參加過解放沿海島嶼和79年對越作戰。現在正逐步被新機型代替。 三是(TU-4)重型轟炸機,該機是前蘇聯送給毛澤東主席的生日禮物。主要裝備於西部XX師。該機具有12小時連續巡航能力,可以滿載彈從西北某基地起飛到台灣海峽巡邏後直接返回西北某基地。曾經是中國空軍最大的轟炸機。該機曾被改裝為電子對抗 戰飛機和預警機參加79年對越作戰。80年代未逐步退出現役。 四是(TU-16)遠程轟炸機,該機是前蘇聯向中國提供的當 時最先進的遠程噴氣式轟炸機。中國後來仿製機命名為轟-6。該機曾在西北某實驗基地投下了中國的第一枚空爆型核子彈。後來 又成功的進行了空中發射遠程運載武器的實驗。成為中國空軍的 要轟炸機型。該機還被改裝為電子對抗戰,空中加油,反潛作戰和預警指揮等多種機型。 五是中國自己開發的(水轟-5)型水上起降轟炸機。該機具有海上起降特性,主要裝備海軍航空兵部隊。具有反潛和海上封鎖能 力。 六是(FBC-1) 殲擊轟炸機。該機是中國在MIG-23基礎上改進而來的一種多用途殲擊轟炸機。該機是中國目前最具實戰效能的 戰術轟炸機,主要裝備海軍航空兵部隊。目前中國的主力轟炸機為轟-6和FBC-1。但是由於轟-6是在 幾十年前TU-16基礎上仿製和改造而來的,機型設計落後,巡航速度慢,突防能力差,自衛能力弱,攻擊能力差等弱點。根本不能再作為下一個世紀的主力轟炸機使用。 FBC-1雖然是中國目前最具戰鬥力的殲擊轟炸機。但是由於航程短,突防能力弱,載彈量小,不具備隱形能力等缺陷,無法充當21世紀中國空軍轟炸機 部隊的主要角色。中國迫切需要一種新型的轟炸機來擔當21世紀中國空軍面臨的重任。 在中俄2005年的聯合演習之後,一度盛傳中國將購買俄羅斯的Tu-22M3逆火轟炸機,但目前為止還沒有得到官方的證實.如果屬實,將極大增強中國空軍的遠程打擊能力。墜海事故
2013年5月30日10時許,北海艦隊一架水上飛機,在青島膠州灣海域進行飛行訓練時失事墜海,沒有造成其他附帶損害。海軍和北海艦隊迅速組織力量正在全力施救。
北海艦隊航空兵水上飛機部隊是解放軍唯一的水上飛機部隊,目前裝備的是水轟-5。