刀尖上的舞蹈,聊一聊航母艦載機起降的那些事

2022年06月28日21:21:28 軍事 1799

這幾天讓全國軍迷們最為興奮的事情恐怕就是我們的國產003航母“福建艦”的下水。電磁彈射、10萬噸級、核動力這幾個字眼隨便一個放到以前都是想都不敢想的,現在反而成了廣大軍迷朋友討論最熱烈的話題。大家不僅在討論福建艦上都有什麼樣的"黑科技",還在討論004號什麼時候面世,真的是“朝三暮四”啊。

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不過今天要給大家聊的是航母上最常見、最常規但也是最危險的一件事情,那就是艦載機起降。


艦載機海上着艦是全世界公認的難度最高的課目之一。艦載機從進入航線到對準中線,一般情況下是十幾秒鐘的時間。這十幾秒鐘的時間在全世界範圍內都被稱為“恐怖的十幾秒”。

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雖然站在航母的甲板上感覺航母是個龐然大物,但是在飛機上看航母它也就是類似於一枚郵票或者是一個火柴盒那麼大,短短36 米的跑道像一個火柴頭,而跑道上的四根攔阻索更是細如蛛絲。


海軍艦載機飛行員被人們戲稱為“刀尖上的舞者”,而駕駛戰機在航母上起降被稱為“刀尖上的舞蹈”。


航母的甲板布局

曾有人問世界上最危險的機場在哪裡,答案無疑是航空母艦的飛行甲板。看似一片平坦的飛行甲板,其實在上面也有着很多“門道”的。

航母艦島

在甲板上面有着每艘航母都必備的艦島,它是航母的中樞神經。航母艦島上有着航空艦橋和航海艦橋,還裝有雷達和通信天線以及電子戰設備等裝置。航海艦橋負責航母的行駛,艦隊編隊管理、信息情報搜集等,一般在航母前方。而航空艦橋主要負責艦載機的起降,一般位於航海艦橋後方。在常規動力航母上,艦島往往還用來容納主發動機的煙囪。

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起飛區

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起飛區位於甲板前部,上面會有擋艦板等裝置。擋艦板主要是阻擋艦載機起飛時尾噴口噴射的火焰和熱量,以防影響其它艦載機的正常操作和對甲板上的人員造成傷害。

降落區

降落區會有攔阻索和直升機起降點,同時還有二個起飛點,以便艦載機能滿載起飛。

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艦橋旁邊是停機區,在停機區內還有兩部升降機,在不使用的時候也可以用於停機。

其他設備

甲板上還有助降設備、彈藥升降機、近防武器系統和降落指揮室等等。一旦這個海上機場活躍起來的話,在這個狹小的空間里會充斥着各種飛機車輛和人員。


艦載機起飛

有數據顯示,艦載機飛行員甲板起降的風險指數是航天員的5倍,是普通飛行員的20倍,由此可見這是一項多麼危險的工作。

目前起飛主要有三種,分別是短距垂直起飛、彈射起飛和滑躍起飛。

短距垂直起飛

短距垂直起飛顧名思義就是戰機只需要很小的面積就可以起飛着陸,效率較高,非常先進。

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但這種艦載機設計難度大,而且艦載機一般不能滿油滿彈起飛,垂直起飛時耗油量巨大,會導致作戰半徑大大縮水。所以使用這些戰機的航母主要採用短距起飛,垂直降落。

世界上著名的三款垂直起降戰機分別是英國的鷂式戰鬥機、前蘇聯的雅克-38垂直起降戰鬥機和美國的F-35b戰鬥機

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鷂式和雅克-38因為性能和技術原因現在已經退出了現役,而在處置起降領域現在只剩F-35b一枝獨秀。

滑躍起飛

滑躍起飛是蘇式航母普遍採用的起飛方式。它技術相對簡單,就是把甲板前端做成12度至14度的上翹斜坡,艦載機經過滑跑後沿着上翹的斜坡衝出甲板,直到最終達到預定高度和速度完成起飛。


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但是採用滑躍起飛的航母在戰機起飛時必須要調整航母的前進方向,必須以最小每小時36公里以上速度逆風航行以幫助艦載機起飛。如果是順風則艦載機起飛會有很大風險,

彈射起飛

彈射起飛只能應用到平直甲板上。射起飛時駕駛員操縱飛機鬆開剎車加大功率,並在彈射器動力系統作用下使往複車拉着掛在飛機上的牽引桿沿導向滑軌做加速運動,經過100米的滑跑距離達到升空速度。


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彈射起飛要把飛機加速到260公里/小時的速度,在這個速度下就可以保證飛機在自身的發動機正常工作的情況下可以安全地起飛。

蒸汽彈射

1950年,英國海軍開始在英仙座航母上對更先進的蒸汽彈射器進行一系列試驗。1952年蒸汽彈射器的試驗成功,這種被稱為米切爾式彈射器的裝置正式開始裝備,而且被沿用至今。美國海軍購買了專利,並最終將其發展成熟。

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其實彈射過程並不複雜,當戰機滑行到指定位置後起落架上的牽引桿將飛機連接到滑梭上,而阻礙桿在起落架後方死死拉住飛機,飛機加力開到最大。當控制人員按下按鈕後,飛機引擎的動力加上蒸汽壓力使阻礙感脫離起落架。滑梭帶動飛機以260公里/小時的速度快速前沖。


不管是使用蒸汽彈射還是電磁彈射,滑梭是唯一暴露在飛行甲板上的零件,一切的不同都是在甲板之下。


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蒸汽彈射在甲板之下會有兩個彈射氣缸,把高溫壓縮的空氣注入到彈射氣缸時達到一定程度,突然放開就可以把一架艦載機彈出去。


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而電磁彈射甲板之下會有兩個電磁導軌,當油門全開的情況下大量電力被注入兩條電磁軌道,一波強大的電磁波將飛機推離甲板飛到空中。


蒸汽彈射的缺點

蒸汽彈射能夠把30噸的飛機加速到140節,但是它的缺點也很明顯,那就是能量轉換的比率相對比較低。把三十多噸的飛機推到140節實際上只用了供給蒸汽彈射器能量的百分之十不到,一般認為百分之七到百分之六。

蒸汽彈射第二個缺點就是需要使用大量的淡水,這對於整個航母的補給來說壓力會很大。

還有一點就是現在無人機技術的發展,很多型號的海軍型無人機都開始上艦,但是無人機一般來說結構都比較薄弱,使用彈射器會造成無人機彈射解體的情況發生。


電磁彈射的優點

電磁彈射的能量轉化率比較高,能到百分之九十以上。而且電磁彈射的準備時間可以達到四十五秒就進行下一次彈射。而蒸汽彈射需要很長的準備時間。電磁彈射的準備時間短,就帶來更高的出勤率。

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電磁彈射它能夠調整彈射的能量,在彈射的過程之中可以對衝力進行一個相對的柔化。這樣彈射無人機這樣比較小的飛機來講電磁彈射可能是現在來看唯一的選擇。


着艦

着艦方式目前只有兩種,一種是垂直降落,另一種就是阻攔着艦。目前阻攔着艦是各國採用的主要方式,而且這種方式相比較起飛來更加考驗技術。


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根據統計,美國艦載機着艦時發生的事故佔總事故的80%,雖然有人為的原因,但是也有着設備的故障。為了保證飛機安全準確地着陸,甲板上採取了一些技術措施來幫助戰機降落。


着艦攔阻索

由於航母飛行甲板與機場跑道相比,既短又窄,往往不到陸基機場的十分之一,因此飛機着艦點必須非常準確,為此現代航母上特別設立了3道或4道攔阻索。


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第1道設在距斜甲板尾端55米處,然後每隔14米設一道,由弓形彈簧張起,高出飛行甲板約30厘米。


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以4道為例,戰機掛住第2道和第3道是最保險的,掛住第1道證明降落時偏低了有撞上艦尾的風險,掛住第4道證明偏高了有衝出甲板的風險。


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所以飛行員在降落的時候,如果掛住的不是第2或第3道就會有風險。


攔阻索是艦載機的生命線,造出一條優秀的攔阻索並不是一件容易的事,目前只有中國和美國能夠完整地製造出來。


美軍航母使用的大多數是MK7型攔阻系統,它的攔阻索直徑約35 毫米,由6股鋼繩扭在一起,每組鋼繩又由12根主鋼絲和12根輔鋼絲緊密纏繞在一起,最大可承受約85萬牛的拉力,可以拉住23噸的艦載機。


這種攔阻索的價格也不便宜,一條要150萬美元,而且一艘航母要鋪設3到4條攔阻索,使用一定次數之後就要更換(100次左右)。


要將200 多公里的時速驟降到零飛行員所受的衝擊力極大,而且甲板還會隨着浪湧上下左右搖擺,飛行員要想保持冷靜精準鉤住攔阻索難度不亞於在百米衝刺時玩穿針引線的精細活。


如果艦載機着艦失敗那麼它就不是一個艦載機,它可能就是一枚砸向甲板的“導彈”,會危及到整個航母甲板上的人員和裝備。


着艦位置偏低可能會撞到艦尾,偏高則可能墜入大海。所以艦載機飛行員在着艦的瞬間都要將油門加到最大隨時做好着艦失敗逃逸復飛的準備,否則就可能危及自己和戰友的生命。所以航載機飛行學員在上艦認證前都要在陸基跑道上進行嚴格的訓練。


航載機在降落的時候,周圍環境對它的影響也是非常大的,需要準確地獲知甲板風向和風速,實踐證明甲板風速在25節的時候最適合降落。


我國“着艦第一人”戴明盟曾經說過“白天看航母像樹葉,晚上看航母像星星”,可想而知着艦的危險和難度了。


航母地勤

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目前航母地勤人員的工作分工已經很細化,比如,為了便於識別和確定工作的危險程度,甲板工作人員通常都會穿着特定顏色的服裝加以區分。


而每次飛機起飛前,工作人員還要非常仔細地對甲板進行檢查,同時為了保證每次起降順利,飛行員在沒有特殊情況下每天都要進行起降訓練,並設計好一些方案和預案以避免災難的發生。


雖然航母艦載機起降充滿了各種風險,但是飛行員仍然把能夠駕駛艦載機作為最高榮譽。


如今隨着科技的發展,各種起飛着艦輔助設施已經更加完善了,飛行員的駕駛水平和心理素質也越來越高,這些都使得甲板起降的安全,得到了更好的保障。

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