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揭秘中国南极科考飞机雪鹰601:参加诺曼底登陆的功勋战机

这两天,一架特别的飞机上了各大媒体的头条。新华社1月10日报道称,我国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”1月8日成功降落南极冰盖最高区域昆仑站,完成首次冰穹A区域业务化降落测试飞行。此次“雪鹰601”成功降落昆仑站实现了三大突破:一是成功实现……

专题: 中国首次南极考察船 中国首次南极考察 国际南极中心 飞机上和航空小姐艳遇 

这两天,一架特别的飞机上了各大媒体的头条。新华社1月10日报道称,我国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”1月8日成功降落南极冰盖最高区域昆仑站,完成首次冰穹A区域业务化降落测试飞行。

此次“雪鹰601”成功降落昆仑站实现了三大突破:一是成功实现该类飞机首次降落冰盖最高区域冰穹A,这在国际南极航空史上具有里程碑意义。二是成功降落昆仑站,彻底告别我国南极内陆野外考察没有空中力量支撑的历史。三是“雪鹰601”作为高效科研和保障平台的作用进一步加强,为我国在南极开展空中考察积累了经验,建立了一套完整的标准体系。此次“雪鹰601”飞行航程1316公里,飞行时间约4小时15分钟,全面验证了飞机的动力系统、控制系统、续航能力及适应南极高原环境复杂条件的技术性能。

“雪鹰601”从昆仑站返回途中在泰山站加油,当时的风速达到15米秒 微信公号南极之南 图

其实,“雪鹰601”引人关注的“资本”远远不止这些。随便说几条,都足够让你目瞪口呆。

比如,这架飞机1944年出厂,至今已经70高龄;

又比如,它其实就是大名鼎鼎的美国C-47运输机,是个标准的军用飞机;

再比如,这架飞机在二战时参加过著名的莱茵河战役,还参加过更著名的诺曼底登陆,真正上过战场,空投过盟军伞兵,并上演了被打成“筛子”依然平安返航的奇迹;

最“传奇”的是,从被制造出厂至今,这架飞机70多年间在美国、英国、巴西、以色列之间多次辗转,最终才“落户”中国,“身价”更是接近1亿人民币!

相信你一定被震惊到了吧?也许你会问,为什么要买一架这么“老”的飞机?既然花重金买回了这架“传奇飞机”,又量身定制了高科技的仪器设备,那“雪鹰601”究竟搭载了什么?这些设备在南极究竟能干什么?“雪鹰601”在这次科考中又会执行什么样的任务?而且,为什么南极进行科考一定要有“空军”的帮助呢?

为了解答这些问题,北京科技报 | “科学加”客户端记者,专门连线了正在万里之外南极执行科考任务的崔祥斌,他是我国第33次南极科考队成员、中国极地研究中心副研究员、雪鹰固定翼飞机航空科学考察主要参与人。

添置固定翼飞机,这个想法从2008年就有了

固定翼飞机简称定翼机,常被再简称为飞机,是指由动力装置产生前进的推力或拉力,由机身的固定机翼产生升力,在大气层内飞行的重于空气的航空器。它是固定翼航空器的一种,也是最常见的一种,另一种固定翼航空器是滑翔机。飞机按照其使用的发动机类型又可被分为喷气飞机和螺旋桨飞机。简单说,固定翼飞机是相对于直升机来说的,区别在于,飞行时直升机是由旋翼产生升力,而固定翼飞机则是靠机身上的固定机翼产生升力。

作为从始至终参与南极科考固定翼飞机项目论证、实施的资深人员,崔祥斌说,我们国家南极科考固定翼飞机项目的建设其实早在2008年就开始了,是由国家海洋局中国极地研究中心负责推进实施的。为什么需要固定翼飞机?原因其实有很多,总结起来主要有以下几点:

首先,南极大陆面积非常大,有1400万平方公里,相当于一个半中国,绝大部分被冰雪所覆盖。恶劣的自然环境意味着当地无法提供生存资源,几乎全部物资要依赖外部输送。自南极考察开始以来,船舶一直是最主要的运输工具,但每年也只有南极夏季才有几个月的使用期。在每年4月到10月南极冬季,海冰的边缘距离陆地可达上百公里,这期间任何船只无法靠近南极大陆,各国考察站真正处于与世隔绝的状态。

其次,随着全球气候变暖,在南极的科学研究越来越受到重视,可是恶劣的自然条件导致从地面获取研究数据非常困难,不但效率非常低,而且成本非常高。

2016年10月27日,美国宇航局拍摄的南极洲西部海岸附近的冰层 中国天气网 资料图

第三,从1984年以来,我国在南极已经建设运营了长城、中山、昆仑、泰山四个科学考察站,这些考察站在南极分布范围非常广,彼此间的距离也非常远。举个例子:距离昆仑站最近的是泰山站,700公里,无人值守,而常年有人值守的中山站距离昆仑站已经有1300公里之遥了。每年南极的度夏和越冬考察,难免会有一些突发事件,比如人员的伤病、考察过程中的紧急医疗救助等等,各个站之间如此遥远的距离是处置这些突发事件的最大阻碍。

有了固定翼飞机,这些问题全都可以迎刃而解。例如,“雪鹰601”在探测冰盖下地形方面效率高、覆盖面广,可以完成对很多地面车辆无法到达区域的测量。此外,在钻取1000米以下深冰芯方面,过去我国科考队员只能在夏季通过近20天的雪地车行驶才能到达冰穹A开展作业,有效作业时间只有20天左右,而在冰穹F等地使用飞机运输的国家,每年有效工作时间达到近80天,大大提高了科研效率。

目前中国唯一一艘极地科考破冰船——雪龙号 新华网 资料图

另外,从1984年中国首次南极科考算起,中国已经迈入南极33年。虽然已跻身南极考察大国之列,但每年南极考察站的物资保障,都要依靠唯一一艘“雪龙”船补给。从上海出发到达南极,“雪龙”需要一个月,如果再进行还南极航行,对沿途各站进行补给,时间无疑会更长,因此从极地大国到极地强国,航空力量不可或缺,“雪鹰601”的入列完全弥补了这个缺憾,而且在人员运输和物资调配上也有了更灵活的选择。所以,固定翼飞机对南极科考的重要性是不言而喻的。

为啥“相中”这架70岁的老飞机?

对于购买什么飞机这个问题海洋局还是考虑了很久的。就目前为止,能够在极地运行的飞机一共不超过10种,其中3种是现役军用运输机,分别为美国的C-130,C-17以及俄罗斯的伊尔-76运输机。这三种飞机或是无法买到或是要价不菲,剩下的飞机要么维修成本过高,要么机身承载力不足以支撑科考要求。

看来看去,国家海洋局注意到了这架被巴斯勒涡轮公司收购并准备进行改装的“C-47”。这家公司改装的后的C-47更名为BT-67,“BT”就是这家公司名字Basler Turbo的缩写,“67”则是取自换装的加拿大普惠发动机型号。

之所以会看中这架“老飞机”,是因为虽然这型飞机(军用版型号叫C-47,民用版本叫DC-3)制造于上世纪三四十年代,但由于机体本身没有任何问题,只是原配的老式活塞发动机已经“寿终正寝”,通过换装新一代的涡桨发动机,完全可以让这一机型继续“发光发热”。

而且,凭借C-47/DC-3超优良的空气动力学设计,再加上简单易用,维护成本极低的优势,而且配备了新发动机后,起到了“大马拉小车”的效果,使得这种飞机特别适合在极地区域的运行。所以每到南极夏季,都会有不少改装后的BT-67从北半球飞到南极。

由于之前看到过由巴斯勒涡轮公司改装的后“BT-67”在极地的强大功能,国家海洋局在为中国极地考察选择第一架固定翼飞机的时候,自然不会错过这个经典机型。接下来的剧情就是,经过一系列科学论证,国家海洋局于2014年签署了价值近1亿人民币的购置合同,这架C-47开始了变身为“雪鹰601”的历程。

从C-47到BT-67再到“雪鹰601”

变身的过程还是看图吧!

这是改装成“雪鹰601”之前的C-47 微信公号纵横之美 图被我国购买的这架C-47正在巴斯勒涡轮公司接受现代化改装  微信公号纵横之美 图正在接受现代化改装的C-47  微信公号南极之南 图

C-47变成“雪鹰601”首先要进行标准化改装:

按照合同要求,在巴斯勒涡轮公司,我国购买的这架C-47被拆解,然后逐一检查维护更换,安装新的发动机、螺旋桨、新的驾驶舱、新的液压系统等等。一架崭新的BT-67雏形初步显现。正在接受现代化改装的C-47 微信公号南极之南 图C-47改装前的机舱座位 微信公号纵横之美 图C-47改装后的机舱座位  微信公号纵横之美 图C-47改装前的驾驶舱 微信公号纵横之美 图C-47改装后的驾驶舱 微信公号纵横之美 图

现在,经过上面的过程,我们选中的这架C-47已经成为一架基本款的BT-67了。但是,基本款的BT-67只是一款多用途的通航飞机,只有再经过进一步的改进,才能成为具有“专业技能”的特种飞机。南极科考队定制的BT-67,是要把C-47“一步到位”地升级改装成专门在极地作业的特殊型号。所以,接下来还要进行极区改装,并增加科研模块。C-47改装后的机舱座位

首先进行极区改装:

然后添加科研模块:将各种科考仪器安置在机舱内  崔祥斌 图由C-47改装的“雪鹰601”正进行涂装 微信公号南极之南 图最后,在搭配上专门为我国“量身定制”的机载设备和科考仪器,同时完成“史上最漂亮公务机涂装(没有之一)”之后,2015年10月,这架70多岁“高龄”的C-47获得“重生”,脱胎换骨成为崭新的“雪鹰601”!漂亮的“雪鹰601”闪亮登场 新华网 资料图

“雪鹰601”搭载“南极科考三剑客”

“变身”的过程是不是特别神奇、特别有穿越感?

其实完成改装,成为“雪鹰601”只是个开始。既然固定翼飞机应用于南极科考,可以大幅度提高数据观测和采集的效率,那么就不能不关注一下飞机上到底都有些什么设备。

据崔祥斌介绍,“雪鹰601”上所搭载的科考仪器,都是根据我国极地科考的研究方向和实际需要而“量身定制”的。

具体来说,目前飞机上搭载的仪器设备主要有:航空冰雷达、航空重力仪、航空磁力计、激光高度计、高清摄像机、高精度GPS以及惯性导航系统。这些仪器的性能与美俄等国所使用的处于同一个水平线,而且为了满足今后不断升级的需要,飞机上还预留了进一步添加新仪器设备的模块化接口。通过增加新的设备,“雪鹰601”未来能够执行的任务在现有基础上还会有大幅度增加,可以涵盖包括遥感、大气、高空物理测量以及地球物理等多个学科。

在这些设备中,最重要的是有“南极科考三剑客”之称的一个“套装”,包括航空冰雷达(也叫穿透雷达)、航空重力仪和航空磁力计。

“雪鹰601”上的“三剑客” 新华网 资料图

航空冰雷达在南极已经有60多年的发展应用历史,它可以探测南极冰盖的基本特征,包括厚度、冰下的地形地貌、冰下湖,也可以反映出南极冰盖的内部结构。简单的说,它能够给南极冰盖做精细的“CT”扫描。

而航空重力仪主要是用来观测地球重力场的异常变化,并以此反映出南极大陆地质构造的相关信息,是南极资源和环境调查的重要设备。

如果将这两者结合使用,则可以调查南极冰下湖的深度、冰下沉积物厚度等重要信息,为南极冰下环境的研究提供重要依据。

航空磁力计的本领也不小,在飞机飞行的路线上,地球磁场的微小变化都会被这个仪器捕捉到。引起磁场变化的主要原因包括冰盖下基岩的属性,是否含金属等。

如果把这“三剑客”结合使用,则可以从上到下对南极冰盖和南极大陆交界面,以及南极大陆面以下地质构造进行综合研究,为研究引起南极冰盖快速变化的因素提供必要的数据支撑。

南极洲地图,伊丽莎白公主地位于中国昆仑站(红字标识)以东 中国海洋报 资料图

“伊丽莎白公主地”,“雪鹰601”的“重点目标”

俗话说:“好钢用在刀刃上”,对于南极科考来说,“雪鹰601”这块“好钢”又会首先用在哪里呢?

崔祥斌介绍说,从“雪鹰601”加入我国南极科考以来,研究人员就把这架飞机初期研究调查的重点放在了昆仑站以东一块非常大的区域,叫“伊丽莎白公主地”。

伊丽莎白公主地位于东南极洲,该地区在1931年2月9日由英国、澳大利亚和新西兰的探险队发现。

这块区域是南极科学研究的“空白地带”。在过去60年的调查中,南极绝大多数地区都已有航空测量数据,唯独这片区域还没有被涉及到。

另外,近期的研究也表明,在“伊丽莎白公主地”可能发育了南极第二大的冰下湖,还可能存在一个长达1000多公里,延伸直达南极内陆的裂谷系统。这不仅对冰盖的稳定性有重要影响,而且对研究冰盖的演化过程有重要意义,因此国际上对这块区域的科学研究非常重视。

中国南极科学考察站分布图 中国海洋报 资料图

非常幸运的是,我国中山站、泰山站和昆仑站所处的位置,都完全可以保障对这块区域进行航空调查,这给我们创造了得天独厚的条件,因此“雪鹰601”近期的工作方向和重点就是“伊丽莎白公主地”。

崔祥斌信心满满地表示,“未来这一地区的科学研究,一定会打上中国的烙印,这一地区也会成为既中山站、Dome A和格罗夫山之后,另一块具有“中国特色”的研究区域”。

为保持南极“纯净”,需要“实质性存在”

通过崔祥斌的介绍,我们不难看出,从1984年首次南极科考算起,我国逐渐形成了“雪龙”船、长城站、中山站、泰山站、昆仑站为一体的“一船四站”体系。“雪鹰601”此次降落冰穹A,更是标志着中国极地固定翼飞机将可能实现在南极大陆全域的“存在与抵达”。

“雪鹰601”飞越南极昆仑站 新华网 图

极地科考能力提高的背后,意味着持续不断的大力度和高投入,那么,越来越“大手笔”的南极科考,意义又究竟在哪里?

崔祥斌认为,我们国家正在建设海洋强国,在这个大定位下,我们也在积极建设极地强国。虽然我们是一个发展中国家,但是毕竟在世界上是一个大国形象。既然是大国形象,那我们就需要、同时也应该在全球任何地方都有实质性的存在。南极的科学研究对了解全球气候和环境变化有重要的作用,我们责无旁贷要对此尽一份力量和责任。另外,对南极独特的地理和气候环境特点的研究也会带动我们国家其他相关科学技术领域的创新和提升。

再有,南极目前是一块“没有主权”的大陆,但这不是永久的。在“南极条约”的约束下,相关各国对南极的领土主权要求被暂时“冻结”,但是期限只有60年。如今,距离条约到期只剩两年左右的时间,在这样一个时刻,考验的是世界上各个相关国家的智慧。如何让南极永远“和平”、“纯净”下去,避免纷争,只为人类的科学研究服务?要达到这个目的需要中国在国际社会中扮演重要的角色。而能否扮演这个角色的基础就是在南极“实质性的存在”,以及在南极科学研究中所作出的贡献。

正是由于以上的原因,我们必须要加大对南极科学研究的力度和投入。

应该看到,即便我们如今在南极科学研究上的能力有了很大提升,但和美俄等“南极科考强国”相比,我们依然有比较大的差距。这种差距是综合性的,不是单独某一方面的。单就南极科考的历史来说,美国已经有60年经验和数据的积累,而我们只有30年左右。至于极地航空调查,美国更是从很早就开始了,而我们则是近来刚刚补上这块“短板”。

我国自主建造的第一艘极地科学考察破冰船效果图 新民网 资料图

为了缩小差距,我们国家在这方面也进行了非常大的投入,“雪鹰601”的入列,让中国南极科考有了“空军”,前不久,我国第二艘更加先进、功能更加强大的破冰船在江南造船厂开工建造,未来将和“雪龙”一起为中国的极地科考服务,同时,我们在南极的第五个科考站也开始进行选址,初步方向选在东南极洲,罗斯海与罗斯陆缘冰西侧的“维多利亚地”,这里矿藏丰富,还拥有南极大陆最大的“绿洲”。这不仅是我们国力提升的表现,更是国家对极地科考重视程度的体现。相信有了这些“硬实力”的帮助,会让我们更有“底气”和“资本”,在国际社会中扮演好我们所应该扮演的角色。

雪鹰601“前世”档案

姓名:C-47A-75-DL

别名:空中列车

出生地:达科他州,美国

制造厂家:道格拉斯飞机公司,美国

出厂编号:19446(1944年制造的第6架C-47飞机)

美国陆军编号:42-100983

出生日期:1944年1月14日

机长:19.63米

翼展:28.90米

机高:5.18 米

总重:14980千克

载重: 2270千克

最大平飞速度:368千米/小时

实用升限:7076米

最大航程:4900千米

动力装置:2台R-1830-92活塞发动机,单台功率为883千瓦

Tips: 助力中国南极科考的飞机“三剑客”

“雪鹰601”固定翼飞机

中国首架极地固定翼飞机,可搭载多种科学观测设备,是高效的科研平台,也是拥有集快速运输、应急救援和航空科学调查于一体的多功能固定翼飞机。最大速度:403 km/h,巡航速度:380 km/h,航程:3440 km,升限:7620 m,功率/重量:163 W/kg

“雪鹰12号”直升机

2013年11月6日入列,替代于2011年在南极坠毁的“雪鹰”号直升机。同它的前任一样,“雪鹰12”直升机为俄罗斯生产的卡-32A11BC型直升机,最大载客量为14人,最大起飞和着陆重量11吨,舱内最大载重3.7吨,舱外最大载重5吨,最高时速260千米/时,最大航程800千米,实用升限5200米,悬停高度3500米。该机型为加拿大和欧洲认证的版本,使用两台2400马力的克里莫夫的TV3-117MA发动机,并在直升机发动机和桨叶配有专用的寒带防结冰系统。

直升机本身是在俄罗斯高寒地区制造,耐低温、抗风抗腐蚀能力都比较强,基本上适宜零下40 的低温条件,同时其双旋翼系统的抗侧风能力也比较强,可以抵抗9级大风。

“海豚”型B7102号直升机

“海豚”型B7102号直升机,隶属海直通航,自第30次南极科考起,替代由哈飞公司提供的“直九”型直升机。相对于12吨级的卡-32,只有4吨的“海豚”显得轻巧很多,在使用过程中,卡-32主要承担重型货物吊运任务,而“海豚”主要承担探路等任务,二者搭配使用。 

(原题为《诺曼底登陆的二战功勋战机是如何变身加盟中国南极科考的?》)

(原标题:揭秘中国南极科考飞机雪鹰601:参加诺曼底登陆的功勋战机)

截至当地时间10日凌晨3时,中国第34次南极科考队经过连续作业,将首批重约250吨的新站建设物资卸运到恩克斯堡岛新建站区,完成了第一天的卸运任务。

总面积约1400万平方公里的南极洲,是世界上最大、最质朴的一个荒野大陆,同时也是唯一的一个主权归属未定的大陆,设立“特别保护区”是各国管理南极事务、切实保护南极环境的一种特殊方式。截至目前,南极条约协商会议已批准设立了70多个南极特别保护区和7个特别管理区,保护区总面积超过3000平方公里。国家海洋局极地考察办公室党委书记魏文良表示,南极特别保护区的建设从一定程度上反映出一个国家在南极科学的研究水准,同时也提升了一个国家在国际南极事务中的话语权和决策权。据新华社

据介绍,在2008年召开的第31届南极条约协商会议上,我国提出的格罗夫山哈丁山南极特别保护区管理计划获得会议批准,成为我国设立的第一个南极特别保护区。保护区位于格罗夫山中部的哈丁山一带,长约12公里,宽约10公里,呈不规则四边形,岛链状分布的冰原岛峰构成的山脊纵谷地貌,保留着冰盖表面升降遗迹,分布着自然界罕见的、极易被破坏的典型冰蚀地貌与风蚀地貌,这些冰川地质现象既有重要的科学价值,又有罕见的荒野价值和美学价值。

2月8日,“向阳红01”船结束了480道海洋高分辨率地震调查,为本次南极考察大西洋扇区调查画上了句号。至此,中国第34次南极考察“五站双船”(长城站、中山站、昆仑站、泰山站、罗斯海新站,“雪龙”船、“向阳红01”船)任务中,“向阳红01”船率先实现了本航次考察目标。

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