辽宁舰先天缺陷能让飞行员丧命 中国祭出黑科技


曾几何时,咱们还在羡慕航母,后来咱们有了,后来咱们羡慕舰载机,再后来咱们又有了,而自动着舰技术咱们也有了,没想到这个“黑科技”来的这么快,技术的进步真是日新月异啊。

近日国内媒体报道,中国海军歼-15舰载机密集在辽宁舰上面进行训练,其中提到“舰载机的着舰已经由原来的手工操作转变计算机控制全自动完成”,表明中国相关单位已经掌握舰载机自动着舰技术,有效提高了中国海军舰航母、舰载机的作战能力。

舰载机自动着舰系统(ACLS-automatic carrier landing system)的核心是通过相关设备舰载机及航母的运动,由此得到飞机降落所需要的航迹,根据飞机的状态得到修正指令,然后自动控制飞机降落。

众所周知,着舰是航母舰载机难度最大的飞行科目,因为舰母飞行甲板比陆地机场要小的多,并且还在不断的运动之中,海上的气候、气流也比陆地复杂和恶劣,这样就大大提高了舰载机着舰的难度。

根据美国海军航空兵的说法,飞行员在夜晚着舰时承受的心理压力比空战还要高,即便经验丰富的美国海军航母航母舰载机飞行员着舰的时候,着舰一次成功概率也不到50%,大部分需要进行复飞。

航母的核心是舰载机,舰载机起降靠机翼相对空气运动产生的升力,气流速度越快起降越容易。为提高舰载机起降能力,航母在放飞飞机时要保持25节以上航速,以和海风一起产生超过30节的甲板风(55公里/小时)。不要看速度不高,弹射器也不过将飞机加速到140节,甲板风可以提高20%的风速,并由此产生超过200%的载荷增幅。

风大好处多但麻烦也多。航母甲板并不是一块平面,上面耸立着巨大的舰岛,以容纳各路军官和电子天线。风吹过四方形舰岛时,会产生大量涡流,导致风向飘忽不定。另外航母尾部是一个巨大的断面,风吹过时也会产生涡流,这点反映在汽车上就是车尾特别脏,那就是车后气流内卷降速使灰尘沉积导致的。

舰岛和舰尾的气流突变使航母后方几百米内的风向都不稳定,形成公鸡尾状的湍流区,而舰载机降落时恰恰要穿过这段气流,因此会被吹得晃来晃去,无法保持稳定的方向和姿态,这可就要飞行员老命了。

舰载机降落速度大约是300公里/小时,也就是80米/秒,飞机自身宽度约13-22米。而航母降落道长度不过200米,宽度不过25-32米。飞机降落时只要抖一抖,不是坠海就是冲入机群,总之飞机一定会报废,飞行员也难保性命。

  •  舰载机降落时飞行员就看到这样的场景,所以飞机方向左右偏一点都不行。

    为了让飞机能够安全降落,航母飞行保障系统设计团队必须了解甲板风的变化,精确预测不同航速、风速、风向、湿度等条件下公鸡尾的形状和内部气流运动情况,从而准确预测飞机降落时受到的影响,以便降落引导系统提前修正。另外在设计新航母时,也可以指导控制气流变化,减少对降落的影响。

    公鸡尾内的气流无色无味,要观察它必须采取特别措施。最简单的办法是在舰岛和舰尾多个位置放置发烟罐,通过观察烟雾走向判断气流变化。高端一些的做法是用激光测风仪跟踪专用气球,通过连续记录其位置变化判断风的变化。辅助方法还包括将航母模型放入大尺寸低速风洞,想怎么吹就怎么吹。积累大量数据后,就可以建立相应模型,用计算机对气流可能的变化进行计算,然后提供给降落引导系统。

    美国海军玩航母已有几十年历史,对甲板风和公鸡尾有大量经验数据,对其特性远比其它国家了解。由于深刻理湍流区不好惹,所以美国航母的舰岛越造越小,以削弱它引发的湍流强度。中国航母服役只有短短4年时间,而且一个舰岛有美国三个大,诱发的湍流区又大又强,给舰载机降落平添了无数麻烦。为解决这一问题,海军必须研究透辽宁舰的甲板风场。

    辽宁舰的大舰岛继承自苏联瓦良格号,是苏海军高级军官为获得视野好、通风透亮的舱室而付出的代价。

    为了提高舰载机着舰的成功概率,增强航母舰载机的出动能力,舰载机自动着舰系统出现了,它首先利用精确跟踪雷达获得舰载机的实际位置,然后测量出航母甲板的运动状态,计算机据此载机着舰的理想位置和航迹,与舰载机实际位置相比对,得到偏差和纠正量,形成舰载机着舰引导指令,然后发送给舰载机,由飞机上面的飞行控制系统自动控制飞机消除误差,按照预定航迹着舰。

    美国海军在上世纪60年代就装备了基于数据链的ACLS系统,它采用LINK-4A数据链来链接舰载机和航母空中交通控制管制中心,根据相关资料,美国海军航母空中交通控制管制中心凭借LINK-4A数据链可以让2架舰载机在30秒之内相继在航母上着舰,按照美国海军的说法,ACLS的装备大大提高航母舰载机的着舰能力,让舰载机要以在昼夜恶劣气候条件下精确的着舰,可以让航母能够以更高效率完成大批次舰载机的出动和回收,增强了航母的打击能力。

    美国航母ACLS采用的SPN-46精密跟踪雷达

    不过早期的舰载机飞行控制系统技术水平比较落后,难以与ACLS形成比较严密的联接,所以在多数情况下还要依赖飞行员的手动操作,从而降低了ACLS的效能,这种情况下在数字式飞行控制系统和电传操纵系统出现之后得到了明显的改善,上世纪80年代装备数字式电传操纵系统的F/A-18战斗机服役之后,真正意义上的全自动ACLS着舰才得以实现。

    1983年F/A-18战斗机利用ACLS进行了首次真正意义上的舰载机全自动着舰试验,标志着ACLS进入了一个新的阶段,此后美国海军又引入GPS技术,利用GPS实现了对舰载机更加精确的定位,从而能够更到更加准确的舰载机航迹,进一步提高了舰载机的着舰能力,不但提高了有人舰载机的着舰能力,也为未来布署无人作战飞机打下了坚实的基础。

    中国海军从上世纪80年代开始着手航空母舰的前期技术准备工作,其中舰载机航母起降作为重点领域进行技术攻关,在90年代在舰载机起降技术方面的取得了初步成查,在此基础上开展了自动着舰系统与飞行控制系统方面的研究,为新世纪国产舰载机的发展积累了经验,打下了基础。

    从相关新闻报道来看,歼-15能够在计算机控制之下自动完成着舰系统,说明中国相关单位已经完成自动着舰系统的研制,凭借后发优势,歼-15采用了比较先进的数字式三轴四余度电传操纵系统,能够与自动着舰系统形成更加紧密的联系,这样就可以象F/A-18那样着舰过程之中不需要飞行中的操作。

    形成真正意义的全自动着舰,这是中国航母航舰载机领域一个突破,需要指出的是中国北斗卫星导航定位系统的应用也在深入发展,它可以提供更加精确的位置和航迹。

    所以中国海军和相关单位可以在此基础上发展更加先进的舰载机自动着舰系统,进一步提高航母舰载机的出动能力,尤其是昼夜恶劣气侯条件下着舰能力,并且为以后的舰载无人作战飞机上舰打下基础。

    全自动着舰系统的研制成功,大大提高了中国航母的出动能力

    全自动着舰系统的运用让中国海军航母可以高效率出动大批次航母舰载机,平时可以提高航母舰载机的训练水平,而战时可以有效的增强航母打击能力,更好的发挥航母编队的作战能力。

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