農(nóng)業(yè)飛機是經(jīng)過改裝或?qū)iT設計用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)的飛機。
已知的第一次農(nóng)業(yè)空中作業(yè)是1906年由約翰·蔡特完成的。他用帶活動繩索的熱氣球在新西蘭韋羅阿山谷中的一片沼澤地里播種。1921年,在美國俄亥俄州特洛伊附近,陸軍航空隊的飛行員駕駛JN-4飛機,用一個臨時性的金屬漏斗,向下噴灑砷酸鉛,以殺死危害一個果園的天峨毛毛蟲,成為第一次采用動力飛機進行農(nóng)業(yè)噴撒飛行。
美國農(nóng)業(yè)飛機斯蒂爾曼
MIBEE北航蜜蜂M4農(nóng)用飛機 (中國)
北航蜜蜂飛機是在改革開放后的三十年間,北京航空航天大學航空科學與工程學院研制出的輕小型飛機,填補了國內(nèi)該航空領域的空白。M3C(蜜蜂3C號)、M4、M11都取得了中國民航頒發(fā)的型號合格證,是國內(nèi)用得最多的超輕型飛機,并已出口到了美國、新西蘭、馬來西亞、加拿大等國家。主要用于農(nóng)藥滅蟲、播種、空中攝影、空中架線、航空遙感、航空運動、飛行訓練等方面。曾獲國家級、省部級科技進步獎。M3C和M4飛機至今還用在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。M11飛機在航空的應用曾獲國土資源部的一等獎?! ?/p>
北航蜜蜂4號(M4)飛機為超輕型雙座多用途飛機。該機是在蜜蜂3C飛機基礎上改進設計的,目的是增大載重量、增加農(nóng)業(yè)滅蟲中每次起飛的噴灑面積。
機翼平面形狀為長方形,外側裝有副翼,尾翼由水平安定面、升降舵、垂直安定面、方面舵組成,舵面有角式氣動補償。機翼和尾翼骨架由鋁管制成,蒙皮為高強度合成纖維布。
機身座艙分為駕駛艙和載重艙。駕駛艙內(nèi)有座椅、儀表板和操縱機構。儀表板上裝有空速表、高度表、升降速度表、磁羅盤、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表、缸頭溫度表等,機身骨架為鋼架結構,用 30CrMnSi鋼管焊成,機身蒙皮為航空蒙布。
在該機操縱系統(tǒng)中,升降舵操縱采用硬式傳動系統(tǒng),用推拉桿、搖臂傳遞運動,方向舵操縱用軟式傳動系統(tǒng),通過鋼索、滑輪傳遞運動;副翼操縱采用混合式傳動系統(tǒng)。
主起落架結構形式為錐體式,由撐桿和拉桿組成,主輪直徑300MM,輪上裝有剎車,前起落架為單叉式,前輪直徑300MM,可以左右偏轉(zhuǎn)30度。
發(fā)動機型號為Rotax912,為四缸四沖程,液/風冷,水平對置航空發(fā)動機,最大輸出功率100馬力,用電啟動。
該機用于農(nóng)業(yè)農(nóng)蟲,每架次噴灑面積:
農(nóng)田:300~500畝/林業(yè):800畝左右.每架次5~10分鐘。
“空中拖拉機”(美國)
美國空中拖拉機公司創(chuàng)始人利蘭·斯諾(Leland Snow,1930~2011年)把一生貢獻給發(fā)展農(nóng)業(yè)航空上。除“空中拖拉機”這個品牌外,還有好幾種著名的農(nóng)業(yè)飛機也是他的作品。
斯諾1951年開始設計他的第一架農(nóng)業(yè)飛機S-1,1953年完成試飛,在德克薩斯州里奧格蘭德山谷和尼加拉瓜噴撒粉劑和噴灑藥液到1957年。1958年搬到德州奧爾尼工廠,在斯諾航空公司開始搞S-2A和S-2B。1965年,斯諾把他的公司賣給羅克韋爾-標準公司,成為“空中指揮官”分公司的副總裁。期間,他研制的S-2R,命名為“畫眉鳥”。頭100架“畫眉鳥”是在奧爾尼生產(chǎn)的,隨后工廠關閉,“畫眉鳥”的生產(chǎn)于1970年搬到喬治亞。在斯諾航空公司和羅克韋爾-標準公司奧爾尼工廠生產(chǎn)了500多架飛機。
空中拖拉機AT-402
1970年,斯諾從羅克韋爾辭職,用兩年時間設計了第一種“空中拖拉機”。1972年開始生產(chǎn)“空中拖拉機”AT-300,后來成為AT-301。公司的第一種渦輪型飛機AT-302是1977年問世的??罩型侠瓩C把斯諾掌握的所有關于飛機設計和農(nóng)業(yè)噴灑的知識綜合在一起,它是一架在市場需要的時候問世的飛機。2011年2月20日,80歲的斯諾在德州維奇塔福爾斯家里慢跑中去世。家里他的桌子上還放著第二天工程會議上用的計劃和說明。
截至2012年,各型“空中拖拉機”已經(jīng)交付2800架。今天,市場上有3000多架“空中拖拉機”農(nóng)業(yè)飛機,容量分別為400、500、600、800、1000加侖,發(fā)動機采用可靠的普惠活塞式或渦輪發(fā)動機。
格魯門公司“農(nóng)貓”(美國)
“農(nóng)貓”是第一種由美國大飛機制造商設計的專用農(nóng)業(yè)飛機。1955年,格魯門公司有人建議設計G-164農(nóng)業(yè)飛機,一來滿足市場急需,二來可以使增加公司的產(chǎn)品范圍。第一架G-164是在格魯門貝思佩斯工廠制造的,1957年5月27日首次試飛。當時,飛機還沒有名字,有人建議叫“蚱蜢”(Grasshopper),但是最后采用了公司傳統(tǒng)的命名方法:每種飛機都帶“貓”字,如F4F叫“野貓”、F6F叫“地獄貓”,G-164得名“農(nóng)貓”(Ag-Cat)。
由于格魯門公司軍用訂貨很多,生產(chǎn)設施無法安排“農(nóng)貓”的生產(chǎn),就把生產(chǎn)權轉(zhuǎn)包給在紐約州的施韋策公司,1959年開始大批生產(chǎn)。1959~1979年期間,施韋策公司共生產(chǎn)了 2628架,包括400架G-164、1330架G-164A、832架G-164B。埃塞俄比亞也仿制了一些。1981年施韋策公司買下設計權,繼續(xù)生產(chǎn)。1995年以后,“農(nóng)貓”的設計、生產(chǎn)權多次轉(zhuǎn)手。
格魯門“農(nóng)貓”
“農(nóng)貓”為敞開式座艙的雙翼機,最初裝165~335千瓦(220~450馬力)的星形活塞發(fā)動機的,后來的改型換裝過多種發(fā)動機,如“超級農(nóng)貓”裝普惠公司的R 985、G-164B裝加拿大普惠公司的PT6A-11AG,性能有所提高。后期還采用了很多安全創(chuàng)新,包括換裝增壓座艙,以防止農(nóng)藥進入;增加空調(diào)和在一旦發(fā)生墜毀的情況下逐漸瓦解的機身。
艾爾斯公司“畫眉鳥”(美國)
美國艾爾斯公司“畫眉鳥”,即以前的斯諾S-2(稱呼很多:“空中指揮官”、“農(nóng)業(yè)指揮官”、“羅克韋爾畫眉鳥指揮官”),是艾爾斯公司(現(xiàn)在叫畫眉鳥飛機公司)生產(chǎn)的一種下單翼農(nóng)業(yè)飛機。
斯諾最早設計的“畫眉鳥”于1956年首次試飛,很長時間作為S-2由斯諾創(chuàng)辦的斯諾航空公司成批生產(chǎn)。1965年,公司及全部資產(chǎn)賣給羅克韋爾公司空中指揮官分公司,該分公司把S-2和它收購的另一家公司的A-9一起生產(chǎn),把兩個無關的飛機一起稱為“農(nóng)業(yè)指揮官”。后來,當羅克韋爾公司放棄“空中指揮官”這個名字的時候,S-2就改名叫“畫眉鳥指揮官”了。1977年11月23日,羅克韋爾公司出售飛機生產(chǎn)權及在喬治亞州奧爾巴尼的生產(chǎn)設施,買方是已經(jīng)在生產(chǎn)改裝渦輪螺旋槳發(fā)動機的“畫眉鳥指揮官”飛機的艾爾斯公司。2003年6月30日,艾爾斯公司的資產(chǎn)由目前生產(chǎn)飛機的“畫眉鳥飛機公司”所收購。采用單座單翼常規(guī)固定式后三點起落架布局的“畫眉鳥”,最初使用星形活塞發(fā)動機,80年代以后換裝渦輪螺旋槳發(fā)動機,是很典型的農(nóng)業(yè)飛機,自從1965年試飛以來已經(jīng)生產(chǎn)了2200多架,在80多個國家使用。
“畫眉鳥”
2009年,畫眉鳥飛機公司選擇了GE公司H80發(fā)動機為其510加侖、總重10500磅的飛機的改進型提供動力,成為GE公司H系列發(fā)動機的首個應用。H系列目前包括H75、H80和H85三種型號。有消息稱,2015年合作雙方宣布計劃開發(fā)一款新型H85發(fā)動機為動力的510G飛機。H85發(fā)動機將為飛機帶來更強勁的動力及新的發(fā)動機電子控制(EEC)系統(tǒng),通過實現(xiàn)單桿發(fā)動機功率及螺旋槳槳距控制以減少飛行員負擔。510G飛機預計于2017年投入使用。
我國北大荒通航公司于2012年訂購了20架裝H80發(fā)動機的“畫眉鳥”510G,該訂單是畫眉鳥飛機公司獲得的單筆最大訂單,2013年9月接收第一批6架飛機。
派珀公司PA-25“波尼”和PA-36“波尼勇敢”(美國)
派珀公司PA-25“波尼”是一種下單翼的飛機,裝有一個20立方英尺的料斗,可以為化學噴灑系統(tǒng)供料。該機設計時考慮了飛行員的需求,諸如高座位,大大改善視野,加強座椅和座艙的強度,以承受低空墜落的力量。1957年首次試飛,1959年投入使用,有幾個國家仿制,1959~1981年期間共生產(chǎn)了5167架,是當年最成功的農(nóng)業(yè)機設計之一。
PA-36“珀尼勇敢”
上世紀60年代末,在PA-25的基礎上研制出PA-36“波尼勇敢”,系單發(fā)、下單翼、螺旋槳驅(qū)動的農(nóng)業(yè)飛機。1969年12月5日首次試飛,1973年投入使用,1973~1981年間生產(chǎn)了938架。與PA-25相比,PA-36裝功率更大的大陸公司285馬力的“三重冕”6-285平六發(fā)動機,新機翼有可以移動的前緣,改進了通風和供暖系統(tǒng),使用更大的0.85立方米的標準料斗(還有1.08立米的可以選用)。1977年公司又推出裝300馬力(224千瓦)萊康明IO-540-K1G5發(fā)動機的發(fā)展型,稱PA-36“波尼勇敢”300型,1978年還開發(fā)了裝375馬力(280千瓦)IO-720-D1CD平八發(fā)動機的“勇敢”375型。1981年,派珀公司把飛機的設計權賣給WTA公司,后者向市場推出分別裝375馬力和400馬力(298千瓦)發(fā)動機的兩種改型,稱為“新勇敢”375和“新勇敢”400,到1987年總共生產(chǎn)了150架。
賽斯納“農(nóng)用馬車”(美國)
賽斯納“農(nóng)用馬車”
對農(nóng)業(yè)飛機用戶的需求進行過大量調(diào)研后,賽斯納公司于1965年2月19日試飛了188型“農(nóng)用馬車”的原型機,是該公司研制的唯一一種專用農(nóng)業(yè)飛機。該機是一架全金屬結構、有支撐的下單翼機,不可收放的后三點起落架,在鋼結構封閉座艙里安排一名飛行員?!稗r(nóng)用馬車”230和300型分別裝一臺大陸公司功率172千瓦的IO-470-R或功率224千瓦的IO-520-D發(fā)動機。標準農(nóng)業(yè)設備為裝在發(fā)動機防火壁和飛行員駕駛艙之間的757升或816千克容量的玻璃鋼料斗,也可以選用噴撒或噴灑設備。
市場對“農(nóng)用馬車”的需求旺盛,導致在1971年末引進新的型號:分別稱為“農(nóng)用皮卡”和“農(nóng)用卡車”?!稗r(nóng)用皮卡”是基本型,發(fā)動機仍是原來“農(nóng)用馬車”用的IO-470R;原來裝IO-520D發(fā)動機的“農(nóng)用馬車”改名叫“農(nóng)用馬車”C,并進行了一些改進;而“農(nóng)用卡車”基本上和“農(nóng)用馬車”C差不多,但是采用了1060升的料斗、全套噴灑系統(tǒng)和其他設備。上述三種型號中,“農(nóng)用皮卡”生產(chǎn)了53架于1976年停產(chǎn),“農(nóng)用馬車”生產(chǎn)到1981年,共交付1589架。1979年塞斯納公司推出“農(nóng)用哈士奇”,是“農(nóng)用卡車”的渦輪增壓型,發(fā)動機是功率231千瓦的TSIO-520-T,使飛機性能全面提高。到1985年兩種型號停產(chǎn)時,“農(nóng)用哈士奇”交付了386架,“農(nóng)用卡車”交付了1949架。四型總共生產(chǎn)了3977架,是一個新的相當可觀的數(shù)字。
安-2(前蘇聯(lián))
1946年成立的由安東諾夫擔任首任局長兼首席飛機設計師的安東諾夫設計局,剛成立不久林業(yè)局便要求它研制一種中小型運輸機,以取代老式波-2飛機,滿足蘇聯(lián)林業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。安東諾夫推出一種采用氣冷星型活塞式發(fā)動機、4葉螺旋槳、上下雙翼結構、前三點式固定起落架的老式設計,新飛機被命名為SKH-1,后改名為安-2,1947年8月首飛成功,生產(chǎn)型機1949年9月6日試飛。
后來,人們發(fā)現(xiàn)這種看似保守的設計背后隱藏著巨大優(yōu)點:沒有使用過多新設計新技術使得該機制造簡易、成本低廉,這對于戰(zhàn)后初期處于恢復經(jīng)濟時期的蘇聯(lián)十分重要;雙翼結構使飛機翼載很小、升力很大,有利于提升飛行品質(zhì);能搭乘12人的機艙運載能力適中;富有特色的向兩側突出的駕駛艙設計讓飛機向下視界良好。
安-2
安-2可在田野等處起飛降落,滑跑距離只有180米,能在5米低空飛行;操縱和維護簡單;載重量很大,用作運輸機可載運一噸半貨物或十多名旅客;除運輸外可作播種、滅蟲、施肥、除草等40多種用途。
安-2于1947年投產(chǎn),主生產(chǎn)線于1991年停產(chǎn),總產(chǎn)量超過18000架。其近45年長的投產(chǎn)期曾經(jīng)是吉尼斯世界紀錄。蘇聯(lián)年代這種飛機主要于農(nóng)業(yè)方面,因而被稱為“玉米”機。人們稱它為航空領域的卡拉什尼科夫自動步槍,同樣完善、萬能、使用簡便和經(jīng)久耐用,在今日俄羅斯,迄今還有2000多架在使用。
早在1964年初,蘇聯(lián)民航部第一次提出安-2后繼機問題,當時研制了一種安-2M,原型機1964年5月20日首飛。主要改進是取消第二個乘員,增加密封座艙,使飛行中免受化學品傷害,改進作業(yè)設備等。但因性能不夠理想而沒有投產(chǎn)。1980年5月13日試飛了裝TVD-20渦輪螺槳發(fā)動機的安-3,TVD-20比安-2原來的Ash-62IR活塞式發(fā)動機輕一半,功率大43%,因此安-3的載荷能力、爬升率大大改進,加上農(nóng)業(yè)設備的改進,使安-3的工作效率提高60%,使用費用降低30%。但由于種種原因,安-3取代安-2的計劃沒有實現(xiàn)。
蘇聯(lián)解體后,在軍工企業(yè)實行“軍轉(zhuǎn)民”的浪潮中,不少過去分工研制軍用飛機的設計局也轉(zhuǎn)向民用飛機,他們原想以安-2后繼機作為“短平快”的突破口,但方案搞了不少,最終沒有一個變成現(xiàn)實。
2013年,從俄羅斯傳來兩條與安-2有關的信息:
第一,西伯利亞航空研究所(SibNIA)和美國霍尼韋爾公司簽訂合同,購買300臺TPE331-12UAN發(fā)動機,來升級安-2機隊。霍尼韋爾公司將通過提供發(fā)動機和售后服務提升安-2飛機的工作能力和效率;
第二,由SibNIA研制的全新改進型安-2雙翼機完成首飛。重新設計的安-2采用新的小翼支架和碳纖維機翼結構且飛行高度明顯提升。飛機發(fā)動機有可能選用TPE331。通過結構改進,新的安-2飛機的飛行速度增大了50%。SibNIA確信:這種小飛機有遠大的前途。至于新的安-2何時能夠投產(chǎn),據(jù)稱“主要困難是和蘇聯(lián)時期的前伙伴存在法律上的問題。當這些問題解決之后,‘超級安-2’就可以進行商業(yè)運作。”
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