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甲板太短,战机起降有多难

王朝家有宠物·作者佚名  2007-01-16
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在所有军舰中,航母的个头最大,这对于有些人却造成了一定的误解,认为在航母上起降飞机是并不太难的事情。其实在航母上,起降飞机的难度与陆基上相比,简直就没法比,航母目前最长的也只有330米,但是给起飞及降落的跑道只不过100多米而已。那么这么短的距离,战机是如何实现起降的呢?

一、 起飞

陆基上的飞机跑道很长,飞行员根本不需要担心跑出跑道了战机还没有起飞,但在航母上,跑道只有100多米(老瓦的有200多米的跑道)。这么短的距离,除了短距离及垂直起降的战机,要实现战机起飞难度可想而知。我们知道,飞机起飞时必须拥有一定的速度,否则就算迎角再大机翼产生的升力也不足以提起战机,为了达到一定速度,美国采用了弹射器。利用弹射器把飞机加速到起飞速度,从而实现战机的起飞。而老毛子却采用滑跃起飞,在经过最后的滑跃部分时,飞机前轮使飞机向上产生一个矢量作用,同时增加了飞机的迎角,从而使未达到起飞速度的飞机在短时间内仍能不降落,而在这短时间内,飞机发动机则可以把飞机加速到起飞的速度。滑跃起飞很让人叫绝,但是如果发动机推力不大,这一切根本都是不可能的事。在滑跃起飞中,发动机的推力至少大于飞机及武器的全部重量的1.2倍以上。尽管如此,SU-33想携重型反舰导弹也只能半油起飞,同时还必须用其中一个200多米的跑道才能起飞,而且此时航母还得迎风高速行驶。

做为舰载机,由于其机翼要求可折叠,以减少对航母空间占用量,同时,舰载机的强度比陆基的要求高。弹射起飞的战机,要求弹射前轮能承受飞机自重六倍的牵引力,而滑跃起飞的战机,则要求战机的前轮能承受至少4倍的反冲力。当然,这并不是说仅仅前轮强度就够了,前轮的受力会传到机身结构中去,因此机身结构强度也需要增强,这会增加飞机的重量,于起飞更不利。

目前美国是利用蒸汽弹射器来起飞战机的,比较成型的有F-14和F-18两种战机。蒸汽弹射器实际上是一个大活塞,或者说是汽缸。通过开口后,活塞环受到蒸汽的力经过密封刀从活塞内部传给外部,推动弹射前轮并实现战机起飞。为了不漏汽,开口处必须采用密封条密封起来,密封刀经过时顶开密封条,因此密封条是易损件,需定期更换和维修。或许也只有老美才能经得起如此高昂的维修费用。做为蒸汽弹射器,一般只有100米多一点而已,因为如果活塞太长了蒸汽有效作功率就会明显降低,而且弹射器太长维修费更高,安装及制造精度要求更高。所以这么短的距离加速度是很高的,达到约30米/秒。飞行员身体素质不好的会产生短时昏厥现象,所以舰载机上的飞行员都是一等的飞行高手且有良好的身体素质。

在未来航母中,将采用电磁弹射器,电磁弹射器的结构与蒸汽弹射器一样,虽然结构简单,理论上也不复杂,但是对材料要求太严了。电磁弹射器实际上就是一个直线电机,直线电机分交流直线电机和直流直线电机,而电磁弹射器也分电磁线圈弹射器和电磁轨道弹射器。对于学过电机学的网友其它并不难理解直线 电机,其实就是把平时常见的旋转电机线圈部分展开,转子做子平板型的,就构成了直线电机的模型了。电磁线圈弹射器是交 流直线电机技术,由于交流的线圈磁场在变化中,因此它的难点在于导磁材料,硅钢片易饱和,且导磁性并不好,非晶合金的矫顽力较好,磁滞与涡流损耗也小得多,但磁通量易饱和,因此目前的最好两种(用途最多的是硅钢片)均不能符合要求。电磁轨道弹射器是利用直流直线电机技术,由于是直流,线圈的磁场强度不变化(理论上是的),因此只需要导磁性好,损耗可以不必过于计较。但是动子不象交流直线电机匝数只能为一,匝数少磁场强度就小(与匝数成正比的),因此要求电流相当大,对于电压低且电流非常大的要求来说是个不小的难题。所以目前这两种电磁弹射器都有一定的难度,不过比较分析来看,交流的线圈弹射器实现起来较容易一点,但直流轨道弹射器却更理想一点。无论哪一种都需要新型材料及技术创新方面的突破。

老毛子的超线航母就拥有两部弹射器,同时保留了滑跃起飞。可见弹射起飞的优点。

弹射起飞与滑跃起飞相比,各有优缺点,弹射起飞的优点是可以起飞预警机,战机可以满油重载起飞,而且弹射起飞还可以减少起飞的油耗,从而增加战机航程。但是弹射起飞会消耗大量淡水,需要配置相当多的设备和系统(如锅炉、水池、导气管、控制系统等),甲板需开缝,占用空间,维修量大,易损坏。滑跃起飞从某种意义上来说是相当于增长了甲板的长度,它是优点正是弹射起飞的缺点,它不需要一系统的设备和系统,甲板也不需开缝,也没有维修,而且起飞跑道也可以更长一点。但滑跃起飞的缺点是不能起飞预警机,重型战机起飞时载重量或载油量受限制,影响作战效果,而且滑跃起飞对战机的发动机及气动布局要求较高,滑跃起飞时油耗大等一系列缺点。

从上述两种起飞方法来看,在航母上起飞战机决不是很简单的事,而且起飞还受到海况的限制,但是从航母上起飞的战机由于航母的机动性较强,作战灵活性及有效打击范围是陆基上根本无法比拟的。

二、 降落

与起飞相比,航母上战机降落显得更难,虽然航母比较长,但是降落跑道并不长,只有100多米,尼米兹长一点的也才达到180米。一般的飞机,降落时滑行距离都远大于起飞时的滑行距离。所以如果战机自由滑行降落的话,在航母上根本不可能停下来,只会一头栽到大海里去。就算把降落跑道增加到300米,也不能使战机停下来,因为一旦是雨天,甲板上非常滑。为此航母上采用了阻拦索形同迫降一样降落飞机。

航母降落飞机是非常危险的事,稍微不注意,就会落个机毁人亡的下场。因此在战机每一次降落时飞行员都经历一次生死劫。为此,在航母降落飞机经过很长一段时间摸索后,现都采用自动导航助降系统,同时为了增加安全系数,阻拦索增加到四道。甲板上的大兵还监视飞机的状态和位置,以保证战机的安全降落。阻拦索一旦套上战机的阻拦钩,将会在最长70米内使战机停下来。与弹射前轮一样,阻拦索产生的拉力比弹射器的推力还要大。飞机强度不够的话会当场解体。

战机降落时需要注意好几个方面,主要有飞机状态、飞机速度、与甲板的夹角等。飞机降落时要求飞机速度越慢越好,否则就算套上阻拦索也会把阻拦索拉断。然而要想使飞机速度慢的话,就必须增加飞机的迎角,此时机翼升力增加,同时阻力也增大,机头仰起时更有利于阻拦钩套住阻拦索。飞机与航母的甲板夹角必须控制在15至30度之间,角度太大,降落时飞机就象从高空摔下来一样,当场会摔毁,如果夹角过小,由于飞机降落时高度在不断下降,有可能撞上航母。最后还有一个难点就是着降点的问题,由于航母是在移动,且降落跑道与航母还存在一个斜角,因此着降点必须由导航系统帮助下才能实现完美的降落。英国的下一代航母已经把降落跑道改成与航母总体长度方向一致,这样飞机降落时飞行路线只需保持与航母航行路线一致,找到着降点将会大大容易,降落难度也会降低。但是这样做会牺牲过多的空间,不过战机降落难度降低应该说是划算的。

在战机里面,F-35实现了垂直起降,这在面积局促的航母上有着无可比拟的优点。但是F-35为了实现垂直起降,在机射前部装了一部发动机,增加了飞机的自重,也影响了飞机的作战半径和性能。早先的F-35设计师在吸取以前垂直起降飞机的经验上,采用了强力风扇与发动机混合技术,但前置发动机喷出的气体温度低于200度,同时也杜绝了再次吸入排出气体从而造成发动机故障的可能。但是由于强力风扇的超级旋转中,转速相当相当快,叶轮损伤利害,而战机又不可能经常换风扇,所以F-35进度一再落后,最后抛弃复合材料使风扇增重从而影响了F-35的性能。因此F-35从某种意义上来说仍然是失败的,它的航程仍不理想,载弹量也不高。而且它只能在甲板或比较干净的机场上起降,否则吸入杂质会导致发动机严重故障。

可见,无论是弹射起飞还是滑跃 起飞,还是利用垂直起降战机,都存在着一定的优缺点,都存在着不足,总之,航母上面的战机起降将来会更先进,也更可靠。

英国新一代航母上降落跑道与航母一致,不再设计成斜角,这样一来,战机降落时只需保持与航母行驶方向一致,降落将容易得多。

 
 
 
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