陳光澤

1903年，當萊特兄弟從陸地上起飛，完成人類歷史上首次翱翔藍天的壯舉時，一定不會想到飛機也能從水上起降，更不會想到它隨后甚至超過陸基飛機主宰了天空幾十年?？茖W的世界就是這么神奇，水上飛機一個多世紀的發(fā)展歷程，不僅是自身成長的記錄，也見證和反映了人類在航空領域的進步和變遷。

水上飛機的萌芽

在萊特兄弟成功試飛的那一年，一名叫威廉·克雷斯的人（具體身世已無法考證）制造了世界上首架水上飛機，當時被稱作“飛船”。該機采用了船型的機身設計以實現(xiàn)在水面的漂浮，并沒有安裝后來被認為是水上飛機標配的浮筒，在隨后的試驗中因為側翻而損壞。美國航空工業(yè)創(chuàng)始人奧克塔夫·夏尼特曾就水上飛機的研究問題給萊特兄弟寫過信，信中專門提到了克雷斯制造的“飛船”：“在我看來，它在結構上有一些獨到之處，如果能有一臺輕于現(xiàn)用的發(fā)動機的話，它實際上是可以飛起來的。”

2年后，在著名律師阿奇迪肯和航空先驅(qū)者布萊里奧的贊助下，法國年輕的建筑師加布里埃爾·瓦贊設計建造了一架箱式風箏滑翔機，底座裝有一個大型浮筒。1905年6月6日，瓦贊親自駕駛這架無動力水上滑翔機，在“長劍”號賽艇的拖曳下進行水上起飛試驗。雖然結果不盡如人意，但毫無疑問，瓦贊的試驗為當時正處于火熱初創(chuàng)期的航空界人士打開了一扇全新的大門。人們發(fā)現(xiàn)，原來飛機還可以從水上起降，而且似乎可行性更強、安全性更高。萊特兄弟也在1907年的時候用2個浮筒和水翼面組合的簡單結構進行了水上動力試驗。這樣，水上飛機作為一類重要航空器開始萌芽。而瓦贊用高強度的連接裝置與大型浮筒相接作為飛機浮力裝置的設計也奠定了今天水上飛機的基本架構。

起飛，“鴨子”！

瓦贊的試驗吸引了許多業(yè)內(nèi)人士，同時也激勵了許多有志青年，同為“法國老鄉(xiāng)”的亨利·法布爾就是其中之一。自從目睹了瓦贊的水上飛行試驗后，出生于船舶世家的法布爾就開始癡迷于水上飛機研究。從1907年到1909年，他對制造水上飛機所需的水翼面和浮筒等基礎性部件進行了深入研究，在1艘名為“飛躍”號的試驗船和1輛螺旋槳驅(qū)動的小汽車上做了大量實驗，這為其后來所取得的歷史性成就打下了堅實的基礎。

1909年，法布爾開始運用他的理論成果制造飛機。第一架樣機裝有3個浮筒和3臺“安扎尼”發(fā)動機，雖然這架樣機未能飛起來，但法布爾通過它積累了豐富的飛機制造經(jīng)驗。同年下半年，法布爾制造了第2架樣機，其前端有1對舵和2個水平升力面，3個浮筒呈等腰三角形布置，分別安裝在機身前部和機翼兩側下方，機翼安裝在飛機后部。有點像自行車座的飛行員座椅安裝得非?？壳啊恿υ醋砸慌_功率約37KW的氣缸旋轉(zhuǎn)式“土地神”發(fā)動機和由其驅(qū)動的一副螺旋槳，這套動力裝置在當時可謂非常先進。

在翼梁和機身主梁上，法布爾采用了新穎的格柵結構，機身主梁蒙有蒙皮，而與飛行方向成直角的翼梁沒有蒙皮，這樣空氣就能順利通過網(wǎng)格從而減少飛行阻力。機翼的蒙皮材質(zhì)是粗帆布，要飛行時拉開蓋在翼肋上，用彈簧鉤鉤在每根翼肋的一端；不用時放下鉤子，搭在機翼主梁上。這種設計與帆船幾乎一樣，也從另一個側面印證了法布爾的出身。

總體上看，這架單翼機具有當時飛機的典型結構，但也比較像船。實際上，這種“既像飛機又像船”的設計源于法布爾最初計劃用其參加蒙特卡洛汽艇比賽的想法。據(jù)說有一名參賽的競爭者了解到這架飛機的樣子后，聲稱要準備一支大口徑滑膛槍，以防止這個“長腿怪物”飛過自己。不過，玩笑歸玩笑，雖然法布爾的這架飛機外形比較奇怪，但3個浮筒卻非常值得一提。這些凝聚了法布爾心血的浮筒采用了類似于雪橇板的設計，這樣不僅能提高水面滑行的穩(wěn)定性也能為飛機提供一定升力，并且前部浮筒可以人工操縱，這有助于提高飛機的可控性。此外，把膠合板作為浮筒材質(zhì)能夠憑借自身彈性有效吸收飛機起降時帶來的強烈撞擊和震動。

1910年3月28日上午，此前從未上過天的法布爾駕駛著自行研制的水上飛機，在馬賽附近的福斯貝爾河面開始了飛行試驗。第一次試飛時，飛機以55千米左右的時速在水面上進行了滑行，但并未離開水面。第二次試飛中，飛機以60千米左右的時速直線飛行了約500米并且平穩(wěn)降落在拉梅德爾港口，歷史上第一架能夠起降的水上飛機就此誕生。試飛當天的下午，興奮的法布爾又邀請了一些政府官員來見證自己的壯舉，他兩次駕機成功在水面起降，其中一次還作了小坡度轉(zhuǎn)彎飛行，接著在第二天又飛了約6千米。有趣的是，這架飛機被法布爾稱作“鴨子”。

浮筒式水上飛機之父

在瓦贊看來，這架具有歷史意義的單翼機確實是一個“杰作”，因為突出的貢獻，法布爾被后世稱作“浮筒式水上飛機之父”。當然，他的故事還沒有結束。

法布爾的一系列飛行舉動引起了倫敦曼徹斯特飛行比賽的獲勝者路易·博朗的注意。可是，當博朗滿懷期待地觀看法布爾表演時，飛機卻在降落時出現(xiàn)意外導致?lián)p毀，盡管博朗失去了剛剛建立起來的興趣，但依然對法布爾的設計贊賞有加。但法布爾并不滿意，經(jīng)過分析，他認為事故原因是飛機的固有安定性過大所致。于是，針對這一問題，他對翼面設計、方向舵的布局等原有設計進行了改進。值得一提的是，這架被撞毀的飛機多年后被復原，至今還保存在法國夏萊-默東空軍博物館里。endprint

1911年3月，在摩納哥舉行的一次重大汽船集會上，法布爾邀請了一位經(jīng)驗豐富的飛行員讓·貝居駕駛改裝后的飛機進行表演。或許是對水上飛機缺少經(jīng)驗，貝居在第二次降落時太靠近岸邊，導致飛機被拍岸的浪濤卷入。從此，法布爾也結束了自己設計制造飛機的工作，但他并未從航空事業(yè)中退出。相反，他將所有精力集中在為水上飛機設計制造浮筒上，或許在他心目中，自己始終都是一名船舶設計師，而他在這方面的成就一點也不比研制飛機差。后續(xù)許多水上飛機包括1913年在摩納哥汽船集會上獲勝的水上飛機所采用的浮筒均來自法布爾設計。

實用的水上飛機

盡管進行了諸多嘗試并取得了大體成功，但顯而易見的是，法布爾設計制造的水上飛機僅僅停留在“能飛”的層面，航程很短、高度很低，可以說，開創(chuàng)性意義遠大于實用價值。真正讓水上飛機完成從試驗品向裝備轉(zhuǎn)化的是美國人格倫·柯蒂斯。

柯蒂斯最初從事的是摩托車制造行業(yè)，萊特兄弟成功上天激發(fā)了柯蒂斯的好奇心。在好朋友亞歷山大·貝爾（電話機發(fā)明者）幫助下，柯蒂斯于1906年研制出美國第一臺航空發(fā)動機。次年，柯蒂斯和貝爾等航空愛好者創(chuàng)建了美國航空實驗協(xié)會，并制造出了他們的第一架飛機“紅翼”號。

1908年，柯蒂斯給一架雙翼滑翔機加裝了一臺發(fā)動機，命名為“六月甲蟲”號。7月4日，他駕駛這架飛機以64千米的時速飛行了1.81千米。這一成就使柯蒂斯獲得了當年度美國航空俱樂部設立的“科學美國人獎”。受當時潮流影響，柯蒂斯也加入了水上飛機的研發(fā)。1908年下半年，柯蒂斯把“六月甲蟲”號裝在浮筒上制成了名為“潛鳥”的水上飛機，在水上起飛試驗卻沒能取得成功。但他并沒有氣餒，后續(xù)又多次把自己研制的陸基飛機改裝為水上飛機用于研究。

1910年，慕名而來的柯蒂斯在巴黎與已經(jīng)功成名就的法布爾，就水上飛機的問題進行了長時間的探討，法布爾毫無保留的分享了自己的經(jīng)驗。一年后的1月26日，柯蒂斯設計制造的D型水上飛機在圣迭戈成功完成了水上起降，并被命名為A-1型水上飛機。其較此前傳統(tǒng)飛機構型有一項最大改進，就是使用副翼進行飛機的橫側操縱，這比當時主流的靠機翼翼尖卷曲的操縱方法前進了一大步。A-1水上飛機曾創(chuàng)造過載客1人，用時3小時2分鐘從亞那波里飛到美爾福德港（180千米）的航程紀錄。至此，真正實用的水上飛機出現(xiàn)了！

水上飛機大型化

隨著水上飛機實用化的不斷發(fā)展，特別是柯蒂斯設計制造的水上飛機從密執(zhí)安湖上成功救起一名迫降的美國飛行員后，人們逐漸意識到，水上飛機具有十分廣闊的前景。然而事實卻是，浮筒式水上飛機存在停泊時重量全部由浮筒承受的問題，浮筒會根據(jù)機身體積重量變大隨之變大，并且穩(wěn)定性、可控性和氣動效率都會越來越糟糕。換句話說，浮筒式水上飛機沒法做大，這對水上飛機的發(fā)展產(chǎn)生了極大限制。于是，柯蒂斯開始考慮一種穩(wěn)定性更高，與機身更加融合的設計，也就是現(xiàn)在大型水上飛機常用的船身設計。

1912年，柯蒂斯從他設計的一架水上飛機上拆下浮筒，換上了船型機身，不僅有效提高了駕駛水上飛機的安全性，而且改善了乘坐環(huán)境，這就是第一架船型機身的水上飛機，也是如今大型水上飛機的主要構型。

隨后，柯蒂斯又設計了E型船身式水上飛機、H型雙發(fā)船身式水上飛機。后者獲得了美國海軍124架的大訂單，成為世界上第一種大批量生產(chǎn)的水上飛機。

水陸兩棲飛機

水上飛機雖然是從水面起降，但考慮到維護保養(yǎng)等問題，日常都是停放在陸地上，這就要求具備在陸地上的移動能力。最初采用的辦法是在浮筒下方安裝臨時機輪，下水后再拆掉，但這種方式無疑非常麻煩?？碌偎故紫仍贏-1飛機的浮筒上安裝了可收放的起落架，簡化了下水和出水的步驟，但還無法完成陸地起降。

第一次世界大戰(zhàn)前夕，英國索普威斯公司設計的“蝙蝠船”型水上飛機成為世界上首款具備在陸地起降的水上飛機，原因在于，安裝在船型機身上的起落架在起降時，較安裝在浮筒上的起落架更加穩(wěn)定可靠。于是，船身式水上飛機開始往水陸兩棲飛機方向發(fā)展，這也進一步開拓了水上飛機的應用前景。

不斷進化的氣動性能

就像許多新裝備的發(fā)展脈絡一樣，水上飛機起初主要是完善功能，等技術相對成熟后，發(fā)展重點開始轉(zhuǎn)向提高性能上。上面提到的世界上首款水陸兩棲飛機——“蝙蝠船”還有另外一項重要進步，即采用了V型剖面設計的機腹，并設有斷階和水舵。這樣，既可以減小飛機起飛離水時的阻力，又便于在水上滑行，形成了如今水陸兩棲飛機機腹構型的雛形。改善的水動氣動性能的目的是為了提高航速這一飛機的重要指標，而水上飛機最佳航速表現(xiàn)則集中體現(xiàn)在“施奈德杯”國際水上飛機競賽中。

雅克·施奈德是法國著名鋼鐵和軍火商施奈德家族的繼承人，但他對經(jīng)營自家產(chǎn)業(yè)不感興趣，卻對賽艇和飛行非常熱衷。1909年，30歲的施奈德開始學習飛行，不幸的是在一次海上事故中受傷致殘，從此再不能駕駛飛機。不過，這并沒有影響他對航空事業(yè)的興趣和關心。

1911年，一名法國海軍軍官參加一項國際競速飛行比賽，由于缺乏海軍專用飛機，只好用陸基飛機代替。施奈德得知此消息后，感觸良多，他堅信水上飛機擁有廣闊的前景，特別是當時來看，水上飛機是最有希望解決跨洋遠距離飛行問題的裝備。為了鼓勵航空制造業(yè)者不斷研發(fā)具有優(yōu)良性能的水上飛機，他發(fā)起組織了以自己名字命名的“施奈德杯”國際水上飛機競賽。這項飛行賽事每年舉行一次，凡三次獲勝的國家即可贏得“施奈德”獎杯。

1913年，在首屆“施奈德杯”中，法國的一架“德佩迪?！毙退巷w機獲勝，成績?yōu)?3.7千米/小時。在此賽事的激勵下，水上飛機的性能快速提高。1934年，意大利的馬基MC72型水上飛機在當年的賽事中創(chuàng)造了709.209千米/小時的紀錄，直到1988年才被打破。

“施奈德杯”極大地促進了飛機的氣動力和水動力學方面的研究工作，對水上飛機和陸基飛機的設計都產(chǎn)生了積極作用，如英國在二戰(zhàn)中著名的“噴火”戰(zhàn)斗機，就是在1931年奪冠的休潑馬林S.6B型水上飛機基礎上研制成功的。從某種意義上講，“施奈德杯”就是一部水上飛機進化史。

水上飛機進入發(fā)展的黃金時代

戰(zhàn)爭對技術的進步具有極大的促進作用。一戰(zhàn)期間，航空技術得到了長足進步，各類大型飛機開始陸續(xù)出現(xiàn)，催生了民用航空運輸業(yè)。但由于基礎設施條件和技術水平所限，航運業(yè)的經(jīng)營范圍最初僅限于歐洲大陸，分割幾個大洲的海洋，成為進一步發(fā)展航運業(yè)的天然障礙。即使許多大型飛機已經(jīng)能夠跨越海洋，但機場嚴重缺乏或是跑道狀況不佳的問題仍然大量存在，特別是跨洋飛行的航線中如果沒有機場備降，飛行的安全性難有保證。水上飛機的優(yōu)勢慢慢顯露出來。

1919年5月，4架柯蒂斯NC型水上飛機從紐芬蘭島的特雷帕灣起飛，經(jīng)過數(shù)次中轉(zhuǎn)，于5月31日抵達英國海港普列茅斯，首次分段飛越了大西洋，全程6 310千米，用時52小時31分。這次跨洋飛行轟動全球，開創(chuàng)了水上飛機的新篇章。1924年4月6日至9月28日，4架道格拉斯DWC型水陸兩用飛機，由美國陸軍飛行員駕駛，進行分段編隊環(huán)球飛行。其中2架完成了預期的飛行任務，共歷時175天。1927年，英國人艾倫·科巴姆爵士駕駛肖特兄弟研制的“新加坡”號完成了著名的環(huán)非洲勘測飛行，全程32 185千米。

一系列遠距離飛行行動證實了水上飛機擁有不亞于陸基飛機的飛行和運載能力，加上天然的港口優(yōu)勢，于是前者就成為了遠洋航行的最佳選擇。20世紀30年代，洲際飛行幾乎被水上飛機壟斷，橫跨大西洋和太平洋的定期客運航班也隨之建立起來，水上飛機發(fā)展進入黃金時代。

兩強并列的黃金時代

雖然法國人開創(chuàng)了全新的水上飛機時代，但水上飛機的黃金時代中卻沒有他們的身影，取而代之的是英美并列的局面。

經(jīng)過一戰(zhàn)洗禮，“日不落帝國”的水上飛機技術獲得了長足進步，帝國航空公司成為當時世界上的航運業(yè)巨頭之一，到1937年中，帝國航空公司在大英帝國版圖內(nèi)完成了第1 000次飛行。在30年代末，從英國出發(fā)每周都有飛往埃及、印度、東非、南非、馬來西亞和澳大利亞等地的航班。成績的取得很大程度上得益于肖特公司生產(chǎn)的“老人星”號水上飛機（也稱“帝國飛船”）。該型飛機采用四發(fā)單翼布局，可運載24名乘客和2噸左右的貨物，最大時速可達322千米。因為“帝國飛船”的優(yōu)秀表現(xiàn)，著名的克洛伊登機場的航運業(yè)務落下了帷幕。此外，帝國航空公司還和肖特飛機公司合作，共同開發(fā)子母飛機計劃，即在大型船身式水機背上馱一架小型裝浮筒的水機，當大飛機飛行到安全高度和速度后，利用彈射發(fā)射裝置，使兩架飛機分離，運載機返回，小飛機繼續(xù)遠程飛行。這種讓兩架飛機以接力方式共同完成遠程航空郵政運輸?shù)霓k法，在當時也算是一種創(chuàng)新。

身臨兩大洋的美國在跨洋航運上的需求也非常旺盛。1927年，曾獨自飛越大西洋的林白擔任美國泛美航空公司顧問，他力求在美、英兩國航空公司之間達成一項飛越大西洋的通航協(xié)議。1936年1月，英美兩國簽署雙邊協(xié)議，規(guī)定：美國泛美和英國帝國兩家航空公司可以使用水上飛機提供跨越大西洋的航班服務。而在此之前的1935年4月，泛美航空公司贏得了美國政府經(jīng)營跨太平洋航空郵運的合同。支撐跨兩洋飛行的水上飛機稱作“飛剪”，包括3家制造商的4種飛機，分別是西科斯基公司的S-40和S-42、馬丁公司的M-130和波音公司的B-314 ，共25架。其中，B-314為當時世界上最豪華的跨大西洋飛行客機。它分為上下兩層，共9個機艙，可載客74人，外加10名機組成員，夜間飛行時，可以設置36～38個臥鋪，甚至配有餐廳和化妝室。

當然，說到大型水上飛機就不能不提德國道尼爾公司研制的Do.X，它是當時世界上最大的水上飛機，機翼上方分6組背靠背地裝12臺活塞式發(fā)動機。1929年10月曾創(chuàng)造一項載169名乘客飛行的世界紀錄，這一紀錄隨后保持了20多年。到1930年2月20日，Do.X的試飛宣告完成，共進行71次起落，累計飛行37小時，交付德國航空研究院驗收?？墒牵恢芎竺绹A爾街股市崩盤引發(fā)的世界性經(jīng)濟危機使其只生產(chǎn)了3架，雖然其中1架在1931年8月27日完成了從德國到美國紐約的洲際飛行，但并未投入運營。1935年5月，Do.X移交給德國柏林飛行博物館珍藏。1943年11月，英國轟炸機的一枚炸彈直接命中了Do.X，結束了這個當時世界最大水上飛機的傳奇。

水上飛機的衰落

水上飛機的飛速發(fā)展有人們當時主觀上對航空器的巨大需求，但更多的原因還是客觀條件所致。一方面，在飛機發(fā)展之初，陸地機場的數(shù)量較少并且條件不夠完備，而大片的水域和碼頭成為水上飛機的天然起降場所，不需要大費周章的進行修建和維護；另一方面，早期的陸基飛機性能并不比水上飛機強多少，但舒適性和安全性較水上飛機存在一定差距，尤其是需要經(jīng)過遠距離的海洋而中間又沒有適當?shù)臋C場能夠停留加油的航線上，水上飛機能夠利用沒有陸上機場的島嶼或者是船只進行中途加油與整補。

不過，水上飛機也存在機身結構重量較大、航速較慢、抗浪性能要求高等固有缺陷，這些問題在二戰(zhàn)后期陸基飛機性能不斷提升和陸地機場條件不斷完善的情況下，顯得愈發(fā)突出，特別是噴氣式飛機和艦載直升機的出現(xiàn)和快速發(fā)展使水上飛機的優(yōu)勢開始逐漸消失。例如美國發(fā)展的H-4“大力士”型噴氣式水上飛機是迄今為止世界上最大的水上飛機，裝有8臺發(fā)動機、重達181噸，但這個比安-225運輸機還大的“巨無霸”在試飛中的表現(xiàn)卻不盡如人意，船型機身嚴重影響了氣動效率，未能獲得一架訂單。H-4折射出當時水上飛機的尷尬局面，漸漸地，軍用水上飛機開始淡出，民用水上飛機的主要用途則從運輸方面轉(zhuǎn)到救護與消防上，

據(jù)不完全統(tǒng)計，上世紀30年代前后各國的水上飛機型號至少有650余種，但二戰(zhàn)結束后到七八十年代，仍在發(fā)展的水上飛機計劃只有不到10個（不包含旅游觀光行業(yè)的小型水上飛機）。但衰落并不等于衰亡，水上飛機在某些特定場景下的作用仍然擁有較好表現(xiàn)，這也注定了擁有復興的那一天。

水上飛機的復興

經(jīng)歷了數(shù)十年的衰退，水上飛機在日本迎來了復興。日本擁有豐富的水上飛機制造經(jīng)驗，二戰(zhàn)期間曾發(fā)展了十幾種水上戰(zhàn)機。戰(zhàn)后，由于《和平憲法》所限，日本在發(fā)展軍用飛機上有點束手束腳，恰好水上飛機與國家地理環(huán)境特點十分吻合，于是順理成章地開始發(fā)展水上飛機，用于水上救援和反潛巡邏。

1967年，日本PS-1水上飛機進行了首飛，拉開了水上飛機復興的大幕。隨后在此基礎上發(fā)展了US-1和US-2水上飛機，突破了高抗浪性、低速情況下良好的操縱性和窄輪距情況下良好的地面起飛降落滑行穩(wěn)定性等一系列關鍵技術問題，大大推動了水上飛機現(xiàn)代化的發(fā)展。

俄羅斯一直沒有放棄發(fā)展水上飛機，別里耶夫設計局不斷有新產(chǎn)品推出。1980年代末研制成功的A-40“信天翁”水陸兩棲飛機是世界現(xiàn)役最先進的大型噴氣式水陸兩棲飛機，它融合了現(xiàn)代化的新設計概念、先進的技術和水陸兩棲飛機領域里的最新研究成果，在氣動效率、水動性能、飛行性能、重量特性、經(jīng)濟性等方面都取得了長足的進展，創(chuàng)下了14項世界同級水上飛機的紀錄，最大飛行速度已接近同類陸上飛機的水平。到了90年代，俄羅斯又先后研制成功了別-200多用途水陸兩棲飛機、別-103輕型水陸兩棲飛機和“澳洲野狗”多用途輕型水陸兩棲飛機，形成了相對完整的水上飛機譜系。

同一時期，美國也研制了C-130H水陸兩用飛機，并交付美國海軍8架，此外還開發(fā)了萊克LA4-200、LA-250和賽斯納等眾多型號的多用途輕型水陸兩棲飛機。至新世紀，美國、日本、俄羅斯、加拿大、法國等國新研制了水上飛機20余款，生產(chǎn)總數(shù)達到1 000多架。