原标题:航母起飞方式战机的起飛和降落没你想象的那么简单!
背景新闻:专家言我国第二艘国产航母起飞方式用电磁弹射器较好
现在大家都知道,辽宁号是我国的第┅艘航母起飞方式是从乌克兰购买后改装的。目前我国还有两艘自建的航母起飞方式尚未服役其中第一艘航母起飞方式采用滑跃式起飛,而第二艘航母起飞方式在2015年开工兴建相对于辽宁号以及第一艘国产航母起飞方式采用的“滑跃起飞”,第二艘国产航母起飞方式则裝备了蒸汽弹射器由此引发了网友的纷纷热议。军事专家尹卓则表示中国未来建造的国产航母起飞方式,最好是采用电磁弹射起飞的方式因为其航母起飞方式甲板使用效率要比滑跃起飞高得多。同时如果能采用电磁弹射,则意味着我国在航母起飞方式技术上已经达箌世界一流
舰载机的起飞和降落,真的那么麻烦么弹射器为何引起专家和军迷关注?如果不用弹射器还有什么别的办法?大洋之上嘚战机起飞降落究竟需要克服那些困难就让老巴为您解读。
舰载机起落:高科技下的两难问题
自从人类发明航空母舰这种“大海上的迻动机场”就成为战略级的强力武器。然而要在茫茫大海上,让战斗机顺利起落相对陆地上要面临更大的挑战。除了风浪导致的飞机駕驶难度和航母起飞方式起伏颠簸外航母起飞方式甲板本身的尺寸限制也是一个让人头疼的问题。
众所周知固定翼飞机是依靠高速行駛,产生空气升力抵消重力才能翱翔长空。螺旋桨时代的一战、二战亦即20世纪上半叶,当时的飞机个头较小分量较轻,所以飞行需偠的速度也较慢要达到起飞速度,只需要不太长的跑道距离即可要从飞行中降落下来,在地面的滑行距离也有限所以那时候的飞机,往往随便找段公路、原野就能起飞降落在航母起飞方式上的起降,也就是个驾驶精准、经验丰富的问题
而在二战后,随着军事科技嘚进步喷气式战斗机加载的各式先进装备越来越多,重量也就节节攀升要把这么大块头的玩意飞上天,除了优化气动力布局之外一個最根本的手段就是增加速度。
现在问题来了更快的飞行速度,意味着飞机需要在地面行驶更多的时间更长的距离。在地面上还好说无非把机场跑道延长,三百米不够就来五百米五百米不够就一千米。然而在海上这麻烦就大了。航空母舰的甲板当然不能无限延长甲板太长,既增加舰体负担又容易损坏,目标还大
二战时期日本的“零式”战斗机,其全重不到2.7吨速度不过500多公里,在顶风起飞時只需要70米的跑道距离而美军在1983年服役的四代机F-18,要求的最大起飞重量为20多吨最高时速达1800公里。另一方面美国现役航母起飞方式的主力“尼米兹”级航母起飞方式,与二战日本航母起飞方式“赤城号”的甲板长度差不多都是200多米。
这就意味着海军航空兵们必须用差不多长度的甲板,去对付快得多的速度怎样让如此快的飞机,在如此短的甲板上顺利起飞、降落成为无数军方科学家绞尽脑汁的大難题。
垂直起降:移岸就舟的方案
解决航母起飞方式起飞、降落问题的一种终极思路是把舰载机改为“垂直起落”战斗机,使得它们只需要很短的甲板距离就可以起飞、降落最典型的当然是直升飞机。直升飞机别说航母起飞方式甲板就算是巡洋舰、驱逐舰的甲板也能輕而易举地起降。然而直升机本身的特性决定其速度、航程和战斗力都远不如固定翼飞机。
更先进的方案便是在固定翼飞机上加装垂直起降发动机起飞与降落时,通过垂直起降发动机产生直接向下的推力这样,无须以太高的水平速度产生升力即能实现在短距离的起飛降落。垂直起降战斗机的技术从20世纪50年即开始研发目前各大强国都有涉及。
例如60年代法国的幻影III-V型飞机,在具备垂直起降的同时其最高速度突破2倍音速,至今仍然是垂直起落飞机的纪录英国的“鹞式”和“海鹞式”战斗机,参加过著名的马岛战争美国的AV-8参与过海湾战争和科索沃战争,而新近服役的F-35更是唯一一款具备垂直起降功能的五代机中国也对歼-6进行过垂直起降的研究。
不过垂直起降战鬥机尽管对甲板要求大幅度缩小,却也存在明显的弊端
首先是太费油。垂直起降这种模式生生用向下的推进力来代替重力,使得其油耗极高甚至多达三分之一的油料要用在垂直起飞时,这就大大减小了飞机的航程和作战半径
其次,垂直起降能够承受的重量有限为叻垂直起降,必须大幅度削减飞机的载弹量从而影响战斗力。
还有垂直起降的操作难度很大,容易发生事故英国在马岛战争时有5架垂直起降战斗机因为操作失误坠毁。而发动机在全负荷运转的时候也可能因为细小颗粒被吸入发动机而发生事故。它的维护压力也比普通固定翼飞机要大
(俄罗斯雅克-38垂直起降战斗机)
因此,垂直起降是以削弱战机实力来达到的甲板要求低只能算权宜之计。
滑跃起飞:大众化解决方案
对于普通舰载机更普遍的解决方案,是滑跃式起飞这种起飞采用的甲板,称为“滑跃式甲板”相比二战中的平直甲板,它最大的特征是甲板前部有一个向上的“坡度”也就是俗称的“翘头”。这样舰载机发动以后,翘头上以向上倾斜的角度起飞
相对过去的平直甲板起飞,滑跃起飞能从两个方面优化
首先,滑跃式甲板使飞机本身有个向上的角度即机翼与水平面形成的仰角更夶。这样实际上可以增大空气阻力产生的升力分量使得飞机更容易获得足够的升力腾空。
其次滑跃式甲板使得飞机发动机产生的速度吔有一个向上的分量,等于在离舰的一瞬间是被“斜向上抛出”这也使得离舰后获得更多的加速起飞时间。
相对于垂直起降而言滑跃式甲板的制作难度从技术上门槛没有那么高。当然滑跃起飞也对飞机提出了更高的要求。其需要飞机发动机具有很强的推动力在短时間、短距离内推动飞机达到起飞速度。不过这一点现代技术来说较为容易
滑跃起飞的典型代表,便是前苏联生产的库兹涅佐夫号航空母艦而库兹涅佐夫号航空母舰的姊妹舰瓦良格号,也就是我国现役航母起飞方式“辽宁”舰也是安装的滑跃式甲板。包括我国正在自行建造的第一艘国产航空母舰由于是在“辽宁”舰基础上的仿制,依然采取的滑跃式甲板歼-15在辽宁舰上起飞的矫健身影,想必很多朋友嘟会印象深刻
滑跃起飞虽然技术难度较低,然而同时存在瓶颈:在飞机滑行距离一定的情况下由于飞机最终速度有限,因此单纯依靠增加甲板仰角对飞机的升力提升有限。当飞机重量过大时凭借现有甲板长度,单靠发动力加速难以获得足够的升力。因此目前歼-15在遼宁舰上的起飞还不能做到全负载,即不能完全满载武器、弹药、油量等起飞而必须卸下一部分燃料或武器弹药。这对于歼-15在远洋的實战是一个制约
为了让舰载机在短短一百多米里面达到足够的升力,最基本的思路就是通过航母起飞方式自带的装置,在飞机发动机加速的同时为飞机提供一个额外的推力。这就是所谓的航母起飞方式弹射器也是弹射器为何受到重视的原因。关于弹射器的具体介绍我们将专文描述。
相对于起飞的种种难题飞机降落的技术方案要简单一点,就是在航母起飞方式上设置一些拦阻设备当高速行驶的飛机即将降落时,通过甲板上的拦阻设备“拖拽”住飞机尾部的钩子使得其速度迅速降低。不过拦阻索当然不能简单只是一根钢筋把飛机拦住就好,这样会直接把高速降落的飞机拽坏的事实上拦阻索两头连接的是复杂的阻力产生装置,在被飞机“绊住”后逐渐产生阻仂最终把飞机拉住。为此很重要的一点,就是当飞机没有钩住拦阻索中点依然保持拦阻合力方向与飞机行驶方向相反,换言之两段攔阻索的力量应该不同
拦阻索的阻力产生,大致与弹射装置通用在螺旋桨飞机时代,直式甲板航母起飞方式上设有10-15道拦阻索和3-5道防冲网而现代喷气式舰载机降落时发动机不停。美国海军备有4道拦阻索彼此间隔14米左右,要求飞行员最好在1、2道之间降落如果4道拦阻索都没能钩住飞机,那么飞机可以就势重新起飞再来一次。当前拦阻索的阻力装置是水蒸气而在福特级上,则由电磁力进行拦阻