11月23日,我軍飛行員駕駛國產(chǎn)殲-15艦載機(jī)首次成功降落航空母艦“遼寧艦”,一舉突破了滑躍起飛、阻攔著艦等飛行關(guān)鍵技術(shù),受到世界空前關(guān)注。艦載戰(zhàn)斗機(jī)在運(yùn)動(dòng)的航母上降落,風(fēng)險(xiǎn)之高,難度之大,一向被喻為“刀尖上的舞蹈”。
這個(gè)“刀尖”有多小?國產(chǎn)殲-15艦載機(jī)總設(shè)計(jì)師孫聰說:戰(zhàn)機(jī)以幾百公里的時(shí)速,必須精確落在甲板上4根阻攔索之間,每根阻攔索間隔10余米,有效著陸區(qū)域只有幾十米。
這個(gè)“舞蹈”有多難?統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示:從1949年美國海軍開始大規(guī)模部署飛機(jī)到1988年,美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)損失了近1.2萬架飛機(jī)和8000多名飛行員。
軍事專家頻頻提到的“阻攔索”,究竟為何物?它如何幫助艦載機(jī)在航母甲板上“剎車”?請看本文解析。
艦載機(jī)“剎車”之難
一組對比數(shù)據(jù),足以說明艦載機(jī)在航母甲板上降落“剎車”之難——
一般陸地軍用機(jī)場跑道長達(dá)千米,而航母飛行甲板一般不超過300米,可利用的降落距離只有100米左右,艦載機(jī)降落速度卻可達(dá)到300公里每小時(shí)。
此外,由于風(fēng)和艦尾氣流的存在,戰(zhàn)艦經(jīng)常出現(xiàn)持續(xù)的縱橫搖動(dòng)和上下浮沉;降落過程中戰(zhàn)斗機(jī)的視界和下降軌跡存在誤差,也一定程度上限制了駕駛員視景——如此高的速度,如此短的距離,如此惡劣的環(huán)境,如果沒有阻攔索,艦載機(jī)安全著艦幾乎是不可能完成的任務(wù)。
阻攔索,更專業(yè)的說法應(yīng)為“航母阻攔系統(tǒng)”。它幫助飛機(jī)在有限距離內(nèi)強(qiáng)制制動(dòng),使最大過載和過載變化率保持平穩(wěn),及時(shí)將系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。
航母阻攔系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜,絕非眼睛看到的幾根阻攔索那么簡單。這一點(diǎn),從其構(gòu)造原理可見一斑——
現(xiàn)代航母普遍使用的是液壓式阻攔系統(tǒng),它由制動(dòng)器械、液壓緩沖系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)組成。其中,制動(dòng)器械包括:產(chǎn)生制動(dòng)力的阻攔機(jī)構(gòu)、保持制動(dòng)缸壓力的控制閥、保證阻攔飛機(jī)后能夠迅速回位的蓄壓器;液壓緩沖系統(tǒng),主要用于降低制動(dòng)初始瞬間的過載,延長系統(tǒng)壽命;冷卻系統(tǒng),則用來冷卻艦載機(jī)在阻攔過程中由巨大動(dòng)能轉(zhuǎn)換成的熱能。
當(dāng)艦載機(jī)尾鉤掛上阻攔索后,阻攔索一邊通過滑輪阻尼器減緩飛機(jī)速度,一邊不斷把動(dòng)能傳遞到壓縮空氣罐。此時(shí),隱藏在甲板以下的整個(gè)阻攔系統(tǒng)同時(shí)工作,將沖擊帶來的巨大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓油的熱能和壓縮空氣的勢能,使得飛機(jī)受到緩沖并實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
降落阻攔步步驚心
雖然有了阻攔系統(tǒng),艦載機(jī)的降落仍然令人提心吊膽。
對于飛行員來說,頂風(fēng)穿云駕駛飛機(jī)降落到搖擺不定的移動(dòng)甲板上,無異于在鬼門關(guān)前走一回。這是一次從身體極限、飛行技術(shù)、意志品質(zhì)到心理素質(zhì)的極端考驗(yàn)。在抵近航母的過程中,飛行員需要把航母甲板當(dāng)做一個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)原點(diǎn),根據(jù)它不斷調(diào)整飛行姿態(tài),爬坡、轉(zhuǎn)彎,觀察,控制飛行軌跡,保證準(zhǔn)確進(jìn)入降落航線,降落瞬間要完成收腹、收腿、繃緊肌肉等動(dòng)作,否則強(qiáng)大的過載可能會(huì)造成脫臼、暈厥以及短時(shí)失明等損害。
艦載機(jī)也備受考驗(yàn)。艦載機(jī)的載油量不能太多或太少,一旦發(fā)生事故,太多的燃油會(huì)引燃整個(gè)甲板,太少的燃油則會(huì)造成降落失敗后“逃逸復(fù)飛”計(jì)劃的夭折。飛機(jī)降落速度不能太快或太慢,太快容易引起過載而拉斷阻攔索,太慢則會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)控制力減弱,不僅不容易鉤住阻攔索,而且一旦著艦失敗,很難再次拉起復(fù)飛。
阻攔系統(tǒng)驚險(xiǎn)不斷。艦載機(jī)降落時(shí)事故最多的情況是阻攔索斷開。馬上拉斷還算幸運(yùn),艦載機(jī)仍可保持較快速度立即復(fù)飛。如果在末端拉斷阻攔索,艦載機(jī)速度下降太多,就只有墜海一條路了。在飛行員發(fā)生問題、尾鉤放不下來、阻攔索斷開且艦載機(jī)必須降落等緊急情況發(fā)生時(shí),阻攔系統(tǒng)中最后一道防線——阻攔網(wǎng)便會(huì)投入使用。它一旦使用,就會(huì)拉響警報(bào),應(yīng)急人員會(huì)在最短時(shí)間做好救援準(zhǔn)備。使用阻攔網(wǎng)通常會(huì)造成人和艦載機(jī)的受損,一般不會(huì)危及生命安全。如果應(yīng)急人員使用阻攔網(wǎng)的動(dòng)作慢了一秒鐘,后果就不堪設(shè)想了。
阻攔系統(tǒng)仍在進(jìn)化
目前,比較典型的阻攔系統(tǒng),是美國航母普遍采用的MK7液壓阻攔系統(tǒng)。MK7使用了滑輪緩沖裝置,可充分消減飛機(jī)掛索的鋼索張力峰值,并消除阻攔過程中因滑輪轉(zhuǎn)速不同而引起的鋼索振顫。它適用范圍廣,重量變化較大的飛機(jī)可以在該系統(tǒng)作用下實(shí)現(xiàn)相同距離內(nèi)著艦降落。
隨著艦載機(jī)和無人機(jī)日新月異的發(fā)展,航母阻攔系統(tǒng)也正逐步提高相應(yīng)的靈活性和適應(yīng)性。
美國在“福特”級航母上使用的AAG電磁阻攔系統(tǒng)就進(jìn)步不少。在該系統(tǒng)中,滑輪阻尼器多了兩個(gè)測量拉力的傳感器。它可以直接把不同的拉力信號傳送給中央集中控制器,提醒其啟動(dòng)相應(yīng)的控制程序,從而有效防止過載。此外,鋼絲繩卷筒替代了壓縮汽缸,它能通過控制初始電流和最終電流,達(dá)到均勻過載的效果。
電磁阻攔系統(tǒng)控制起來更靈活,特別是不同重量的飛機(jī)輪流降落時(shí),只需按下按鈕,一切由自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置搞定。這就好比稱重時(shí),磅秤需要人工不斷更換砝碼,而電子秤只需調(diào)整好測算狀態(tài),即可連續(xù)工作。
總體來說,與液壓阻攔系統(tǒng)相比,電磁阻攔系統(tǒng)簡單輕巧,調(diào)節(jié)方便,操作容易,不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間,還優(yōu)化了阻攔效果。不足的是,電磁阻攔系統(tǒng)發(fā)的電不易轉(zhuǎn)化使用,只能利用電阻消耗電量,節(jié)能方面不如壓縮汽缸。
采用電磁阻攔系統(tǒng)并不意味著能夠安枕無憂。它只不過在限制過載和反應(yīng)速度上有一些進(jìn)步,對降低事故率不會(huì)有太多幫助,特別是“逃逸復(fù)飛”和緊急情況處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié),和液壓阻攔系統(tǒng)并無不同。
要徹底解決降落安全問題,垂直降落也是一種方法。它通過艦載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)方向可調(diào)的矢量推力來控制降落方向,能在不需要阻攔系統(tǒng)的條件下,實(shí)現(xiàn)垂直降落。但是垂直起降需要付出更大代價(jià)。除了飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑和載彈量要打折扣外,著艦點(diǎn)甲板下面還要安裝復(fù)雜的散熱循環(huán)水管。事實(shí)證明,垂直起降飛機(jī)在航母上使用得不償失。至于這項(xiàng)技術(shù)在將來的發(fā)展前景,還需拭目以待。
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