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中国航母舰载机一直是舆论关注焦点。近日,有消息称中国海军飞行员在练习“触舰复飞”技术,立即引起热议。
危险复杂的跑道
目前,航母舰载机着舰方式主要有减速降落方式和垂直降落方式,世界大多数国家如美、俄等现役航母均采用前种方式。垂直降落方式主要为中小型航母上搭载的垂直/短距起降飞机(如“海鹞”战斗机)所采取,这类舰载机着舰时通过采用喷口转向达到垂直降落。虽然垂直起降相对减速降落方式安全性大些,但难以克服携载量和航程的瓶颈。在美国价格昂贵的垂直起降型F-35C正式服役之前,世界上本来就为数不多的垂直起降型舰载机大多提前退役。当然,这里的垂直起降战机并不包括采用旋翼的直升机。
飞机的起飞着陆通常是事故多发时期,而舰载机的着舰比陆基飞机着陆更具危险性和复杂性。据统计数据表明:航母舰载机80%的事故发生在着舰过程中。航母在海上航行是一个六自由度运动的平台,不仅在海平面上作平面运动,而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动和升沉运动。同时,由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上旋气流,所以航母上的空气紊流情况也较复杂。在陆上,飞行员可以直接对准机场跑道的中心线降落,原因是跑道参数是固定的,无需频繁修正降落参数,而在航母上降落却无法做到这点。这些因素都使舰载机的着舰过程变得更加危险复杂。
航母舰载机降落时发生的事故一直就没有间断过。1981年5月26日,美国“尼米兹”号航母一架EA-6B电子战飞机着舰时撞上3架挂有导弹的F-14战机,引发甲板上的巨大爆炸,造成14人丧生,42人受伤,另有11架飞机被毁、受损,仅飞机一项损失就达5300万美元,甚至差点造成舰上核反应堆的损毁灾难。2004年10月18日,俄罗斯海军北方舰队航母编队进行演习时,一架苏-25强击机在完成飞行任务后着舰时飞机起落架减震支柱断裂,导致飞机直接撞向航母上层建筑,在钩住拦阻索后,还急冲了约90米才停下,险些撞上满载燃油和航弹的战机。2006年1月29日,“里根”号航母一架F/A-18战斗机试图进行夜间着舰时坠海。
助降镜,引导战机的“灯塔”
现役航母有些使用“菲涅耳”透镜式光学助降镜,主要由甲板边缘装置、电源和控制板组成,安放在航母飞行甲板中部靠左舷的一个稳定平台上,以保证透镜发出的光束不受航母摇摆的影响。该系统的最大特征就是能发出直线性极好的柱形光束,在空中只有在某一个特定的角度才能见到该光束,为飞机指示航迹。
20世纪70年代以后,美国人运用“阿波罗计划”的一些成果,率先研制并装备了全天候电子助降系统。这种助降系统通过装设在航空母舰上的精确跟踪雷达,测得飞机在降落过程中的实际位置和运动情况,并将这些参数输入计算机,得出舰载机正确的着舰位置,然后发射到舰载飞机的终端设备,指令舰载机自动修正误差从而准确着舰,其最大特点是实现了全天候工作。此外,一些国家还使用了激光助降装置和微波助降系统。远程激光助降系统可使舰载机飞行员在10海里处就可以发现航母,再加上其他辅助设施,着舰的成功率极大提高。然而到目前为止,在实际着舰过程中,传统的目视着舰仍然不能完全被替代,舰载机飞行员同样需要具有目视着舰的能力,以适应各种情况。
“拽”或“网”住舰载机
助降镜只是使飞机获得正确的降落位置,一旦着舰后,战机还有二三百千米的时速。那么,怎么让这么一个高速运动的庞然大物稳当停下来呢?这就要靠拦阻索等辅助设备了,有些航母还安装了拦阻网,为的是防止拦阻索失效时用来“网”住飞机。目前,各国大中型航母上都装设有数量不等的拦阻索。例如,美国航母上装设有4道阻拦索,俄罗斯航母“库兹涅佐夫”号上设3道。拦阻索一般由6股钢丝绳缠绕在一起,中心用麻纤维作为芯材,麻纤维内有润滑油,可对钢索起润滑作用,以减少摩擦、降低损坏。
拦阻索位于航母斜角甲板的中心线,一般情况下在距甲板尾端55-60 米处起设置第一根拦阻索,然后每隔约14米即设置1根;钢索离甲板的高度为35-50厘米,由弓形弹簧张起,且其两端通过滑轮与甲板下方的缓冲器相连。战机降落前,在空中先放下起落架和襟翼和尾钩,着舰后钩住甲板上弓起的拦阻索中任何一根后,带着巨大的能量继续向前滑跑;拦阻索两端连着的液压缓冲器产生阻力,使舰载机的速度迅速降低,从而实现“制动”。美国海军现役的MK-7型着舰减速装置可将时速达195千米、重22.7吨的舰载机在90米内阻拦停住。舰载机停下后,拦阻索自动复位,迎接下一架着战机的到来。不过,如果着舰速度超过限制,就会因冲击力过大而使拦阻索断裂。美、英、俄等国航母都曾出现过此类情况,2005年9月,俄一架苏-25飞机在降落过程中,因拦阻索断裂而冲出甲板掉到海里成为“落汤机”。
为了使舰载机能顺利挂上拦阻索,要对起落装置及其机体结构加固,从而其重量也得到增加。如美国的F/A-18战机,仅起落装置本身一项质量就占了飞机质量的9%。舰载机降落时一旦钩索不成功,又无法复飞(如燃油耗尽或机械故障),就必须紧急利用拦阻网安全降落。拦阻网主要用强度很高的绳带编织而成,网眼较大,像晾晒的鱼网一样布设在拦阻索后面,是一种强制应急助降装置,也是舰载机降落最后的安全保障。拦阻网平时不架设,应急需要时两三分钟就能临时架设完毕。根据拦阻强度的不同,其层数也不同,轻型飞机使用三重网,重型飞机则使用五重网或更多。事实上,舰载机在撞击拦阻网之后,还要再冲出几十米才能停稳,拦阻网和飞机都会受到一定程度的损害,所以拦阻网不能重复使用。为了最大限度地保证着舰安全性,舰载机着舰程序中还有非常重要的一环——“逃逸复飞”,也就是挂钩挂拦阻索失败后,重新加速起飞。因此,舰载机在降落的过程中通常不关闭发动机,而是加大油门作起飞动作。
电磁拦阻降落技术
通常认为弹射装置会使飞机增重,影响舰载机性能,实际上舰载机着舰时的过载和拦阻过程导致的结构损害更为严重。这也使得拦阻钩和拦阻索使用次数有一定限制,比如F/A-18的拦阻钩使用50次就得更换。美军下一代“福特”级航母将使用新型电磁制动器的阻拦装置,具有重量轻维修容易、制动过程平稳等优点。根据每架战机的着舰参数,控制中心电脑程序将通过拦阻索自动修正着舰轨迹。当降落能量大幅降低且采用制动过程非常平稳的电磁装置后,舰载机就可以在拦阻增重和起落架加强这两个方面节省不少重量,这也意味着陆基战机只要稍加改装就可以成为舰载机上舰了。
为了使阻拦索的制动力均衡地作用到飞机上,现在航母使用的阻拦索绷紧宽度大都在40米以上,由于还要考虑拦阻索不均衡制动引起的飞机滑行偏差,整个降落区的宽度就更大。电磁阻拦装置可以很容易地精确调节拦阻索两头制动力大小,大幅减小拦阻索绷紧宽度,提高甲板长度的可用性。同时,电磁拦阻装置还有及时调整降落飞机滑行方向的能力,把降落时偏离降落中心线的舰载机均衡地“拉”向中心线,甚至可以通过调整阻拦索两头拉出的长度,把飞机“制动”到降落区外侧的停机位置,以便立即进行下一架战机的回收。
危险复杂的跑道
目前,航母舰载机着舰方式主要有减速降落方式和垂直降落方式,世界大多数国家如美、俄等现役航母均采用前种方式。垂直降落方式主要为中小型航母上搭载的垂直/短距起降飞机(如“海鹞”战斗机)所采取,这类舰载机着舰时通过采用喷口转向达到垂直降落。虽然垂直起降相对减速降落方式安全性大些,但难以克服携载量和航程的瓶颈。在美国价格昂贵的垂直起降型F-35C正式服役之前,世界上本来就为数不多的垂直起降型舰载机大多提前退役。当然,这里的垂直起降战机并不包括采用旋翼的直升机。
飞机的起飞着陆通常是事故多发时期,而舰载机的着舰比陆基飞机着陆更具危险性和复杂性。据统计数据表明:航母舰载机80%的事故发生在着舰过程中。航母在海上航行是一个六自由度运动的平台,不仅在海平面上作平面运动,而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动和升沉运动。同时,由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上旋气流,所以航母上的空气紊流情况也较复杂。在陆上,飞行员可以直接对准机场跑道的中心线降落,原因是跑道参数是固定的,无需频繁修正降落参数,而在航母上降落却无法做到这点。这些因素都使舰载机的着舰过程变得更加危险复杂。
航母舰载机降落时发生的事故一直就没有间断过。1981年5月26日,美国“尼米兹”号航母一架EA-6B电子战飞机着舰时撞上3架挂有导弹的F-14战机,引发甲板上的巨大爆炸,造成14人丧生,42人受伤,另有11架飞机被毁、受损,仅飞机一项损失就达5300万美元,甚至差点造成舰上核反应堆的损毁灾难。2004年10月18日,俄罗斯海军北方舰队航母编队进行演习时,一架苏-25强击机在完成飞行任务后着舰时飞机起落架减震支柱断裂,导致飞机直接撞向航母上层建筑,在钩住拦阻索后,还急冲了约90米才停下,险些撞上满载燃油和航弹的战机。2006年1月29日,“里根”号航母一架F/A-18战斗机试图进行夜间着舰时坠海。
助降镜,引导战机的“灯塔”
现役航母有些使用“菲涅耳”透镜式光学助降镜,主要由甲板边缘装置、电源和控制板组成,安放在航母飞行甲板中部靠左舷的一个稳定平台上,以保证透镜发出的光束不受航母摇摆的影响。该系统的最大特征就是能发出直线性极好的柱形光束,在空中只有在某一个特定的角度才能见到该光束,为飞机指示航迹。
20世纪70年代以后,美国人运用“阿波罗计划”的一些成果,率先研制并装备了全天候电子助降系统。这种助降系统通过装设在航空母舰上的精确跟踪雷达,测得飞机在降落过程中的实际位置和运动情况,并将这些参数输入计算机,得出舰载机正确的着舰位置,然后发射到舰载飞机的终端设备,指令舰载机自动修正误差从而准确着舰,其最大特点是实现了全天候工作。此外,一些国家还使用了激光助降装置和微波助降系统。远程激光助降系统可使舰载机飞行员在10海里处就可以发现航母,再加上其他辅助设施,着舰的成功率极大提高。然而到目前为止,在实际着舰过程中,传统的目视着舰仍然不能完全被替代,舰载机飞行员同样需要具有目视着舰的能力,以适应各种情况。
“拽”或“网”住舰载机
助降镜只是使飞机获得正确的降落位置,一旦着舰后,战机还有二三百千米的时速。那么,怎么让这么一个高速运动的庞然大物稳当停下来呢?这就要靠拦阻索等辅助设备了,有些航母还安装了拦阻网,为的是防止拦阻索失效时用来“网”住飞机。目前,各国大中型航母上都装设有数量不等的拦阻索。例如,美国航母上装设有4道阻拦索,俄罗斯航母“库兹涅佐夫”号上设3道。拦阻索一般由6股钢丝绳缠绕在一起,中心用麻纤维作为芯材,麻纤维内有润滑油,可对钢索起润滑作用,以减少摩擦、降低损坏。
拦阻索位于航母斜角甲板的中心线,一般情况下在距甲板尾端55-60 米处起设置第一根拦阻索,然后每隔约14米即设置1根;钢索离甲板的高度为35-50厘米,由弓形弹簧张起,且其两端通过滑轮与甲板下方的缓冲器相连。战机降落前,在空中先放下起落架和襟翼和尾钩,着舰后钩住甲板上弓起的拦阻索中任何一根后,带着巨大的能量继续向前滑跑;拦阻索两端连着的液压缓冲器产生阻力,使舰载机的速度迅速降低,从而实现“制动”。美国海军现役的MK-7型着舰减速装置可将时速达195千米、重22.7吨的舰载机在90米内阻拦停住。舰载机停下后,拦阻索自动复位,迎接下一架着战机的到来。不过,如果着舰速度超过限制,就会因冲击力过大而使拦阻索断裂。美、英、俄等国航母都曾出现过此类情况,2005年9月,俄一架苏-25飞机在降落过程中,因拦阻索断裂而冲出甲板掉到海里成为“落汤机”。
为了使舰载机能顺利挂上拦阻索,要对起落装置及其机体结构加固,从而其重量也得到增加。如美国的F/A-18战机,仅起落装置本身一项质量就占了飞机质量的9%。舰载机降落时一旦钩索不成功,又无法复飞(如燃油耗尽或机械故障),就必须紧急利用拦阻网安全降落。拦阻网主要用强度很高的绳带编织而成,网眼较大,像晾晒的鱼网一样布设在拦阻索后面,是一种强制应急助降装置,也是舰载机降落最后的安全保障。拦阻网平时不架设,应急需要时两三分钟就能临时架设完毕。根据拦阻强度的不同,其层数也不同,轻型飞机使用三重网,重型飞机则使用五重网或更多。事实上,舰载机在撞击拦阻网之后,还要再冲出几十米才能停稳,拦阻网和飞机都会受到一定程度的损害,所以拦阻网不能重复使用。为了最大限度地保证着舰安全性,舰载机着舰程序中还有非常重要的一环——“逃逸复飞”,也就是挂钩挂拦阻索失败后,重新加速起飞。因此,舰载机在降落的过程中通常不关闭发动机,而是加大油门作起飞动作。
电磁拦阻降落技术
通常认为弹射装置会使飞机增重,影响舰载机性能,实际上舰载机着舰时的过载和拦阻过程导致的结构损害更为严重。这也使得拦阻钩和拦阻索使用次数有一定限制,比如F/A-18的拦阻钩使用50次就得更换。美军下一代“福特”级航母将使用新型电磁制动器的阻拦装置,具有重量轻维修容易、制动过程平稳等优点。根据每架战机的着舰参数,控制中心电脑程序将通过拦阻索自动修正着舰轨迹。当降落能量大幅降低且采用制动过程非常平稳的电磁装置后,舰载机就可以在拦阻增重和起落架加强这两个方面节省不少重量,这也意味着陆基战机只要稍加改装就可以成为舰载机上舰了。
为了使阻拦索的制动力均衡地作用到飞机上,现在航母使用的阻拦索绷紧宽度大都在40米以上,由于还要考虑拦阻索不均衡制动引起的飞机滑行偏差,整个降落区的宽度就更大。电磁阻拦装置可以很容易地精确调节拦阻索两头制动力大小,大幅减小拦阻索绷紧宽度,提高甲板长度的可用性。同时,电磁拦阻装置还有及时调整降落飞机滑行方向的能力,把降落时偏离降落中心线的舰载机均衡地“拉”向中心线,甚至可以通过调整阻拦索两头拉出的长度,把飞机“制动”到降落区外侧的停机位置,以便立即进行下一架战机的回收。