单位文秘网 2021-07-23 08:19:13 点击: 次
飞鱼从海水中跃出,展开胸鳍在空中滑翔;鸬鹚和鹈鹕飞落水面,潜入水中觅食。在自然界,很多生物都能上天入海,自由穿梭。人类靠着科技,借助飞机、汽车、潜艇也能上天入海,遨游四方,但一般能飞的不能跑,能跑的不能游,能游的不能飞……所以多栖交通工具很是吸引眼球。这里就问问大家,能不能把飞机和潜艇结合起来,既可以在空中飞翔,又可以在水中畅游呢?
纸上的飞行潜艇
早在1938年,苏联的工程师乌沙科夫就提出了一种飞机和潜艇相结合的方案——LPL项目。它靠螺旋桨发动机驱动,能以200千米的时速飞行约800千米。在水下,则是靠蓄电池航行,航程大约9~12千米,潜深45米,远低于普通潜艇。所以,与其说LPL是会飞的潜艇,不如说它是一种会潜水的水上飞机。设想中,LPL的作战方式是这样的:先在空中巡航,待发现敌舰后,飞至有利位置降落并潜到水下,伺机接近敌舰发动攻击。可惜的是,这架装有潜艇指挥台和潜望镜的水上飞机被认为过于笨重,不适合飞行,最终停留在了纸面上。
1962年,北美航空公司的工程师雷德,在业余时间用飞机零件拼凑了一架“雷德飞行潜艇”。同乌沙科夫的设想一样,它是一架水上飞机。实验中,它可以潜入水中几米,但是由于太重,空中性能极差。
几乎是同时,另一家飞机制造商康维尔公司也开始研制“潜水飞机”,它抛弃了水上飞机常备的浮舟,以流线型的机身直接在水面起降,既减轻了重量,又便于在水下行进。当时美国海军认为,这个设计非常适合攻击苏军舰艇。康维尔公司拟定了详尽的计划方案,甚至制造了模型,并在水箱中进行测试,但这个计划最终被否决了。
转眼已经是21世纪,现在是否能造出会飞的潜艇了呢?
轻重如何兼得
首先,让我们先看看飞机和潜艇的区别。作为飞机,机体要尽量轻;而潜艇最重要的是能经受海水的巨大压力,所以必须要有坚固并且密闭的艇体,这样的金属材料都较重。此外,飞机飞行靠机翼产生向上的升力,而潜艇则是用压载水柜来储水和排水,依靠水的浮力上升下潜。飞机如果装水柜,会增加飞行重量;宽大的机翼也必然影响水下航行的机动性。如何平衡这两种互相矛盾的设计,以达到最佳解决方案呢?
现在一致认为,康维尔公司的“潜水飞机”拥有合理的艇身。为了减轻重量,艇身可以用既轻又结实的碳纤维复合材料制成。康维尔公司还曾经设想过可以兼作水柜的燃油舱:舱中的燃油储存在胶囊里,飞行消耗燃油后,可以在舱内腾出空间,以便下潜时充入海水。
海底“飞行”的机翼
至于机翼的问题,英国人霍克斯提出了一种独具创意的解决方案。他说,水和空气都是流体,具有相似的物理属性,那么,机翼既然可以用来在空气中向上飞行,自然也可以在水中向下“飞行”。这样,机翼就不再是潜艇的累赘,而是下潜的手段。霍克斯认为,这样甚至可以摒弃传统潜艇的模式,不再需要水柜。
普通飞机为了在飞行中产生升力,机翼上表面凸起,下表面平直;而要在水中向下“飞行”,就要做成下表面弯曲的机翼,以产生向下的“潜力”;如果飞潜兼顾的话,机翼就得做成对称的,上下表面都要弯曲。为了让机翼达到最佳动力学效果,在飞行时,机体需要一个“仰冲角”——也就是头向上,仰着头飞。相反,在水下,要有一个“俯冲角”,低着头航行。按照计算,这样设计的飞行潜艇能以900千米的时速飞行,在水中的航速大约18千米/时。
霍克斯已经制造了一台 “水下飞机”——“深海飞行超级隼”号。它装有短粗型机翼,能够“飞”到在水下300米左右的地方,可惜它还不能真正飞上天。
上天入海的动力
接下来是发动机的问题。飞机一般用涡轮喷气发动机驱动,而潜艇在水下由于没有空气,通常采用蓄电池的电力推进。如果装上两套动力系统,无疑会增加重量。
现在,空中客车公司已经研发出一种混合动力喷气发动机,既可燃烧汽油提供动力,又可使用电力驱动,这意味着飞机和潜艇的动力装置可以合二为一!可惜现在的蓄电池都太重,会严重降低潜艇的飞行性能。
还有人提出,潜水时可以升起通气管,为涡轮机或者燃料电池提供空气。但是这样一来,潜艇只能潜到海面下10米左右。
另外一个比较麻烦的问题是,喷气发动机的工作温度高达500~600℃,从飞行状态直接下潜时,发动机遇到冰冷的海水,极可能发生爆炸。而要等冷却下来再下潜,需要很长时间。
显然,要让潜艇飞起来,目前还不大可能,但可供参考改进的方案可真不少。如果解决了这些技术问题,会飞的潜艇,或者说会潜水的飞机将具有很高的军事价值。
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