艦載機(jī)是一艘航空母艦的主要戰(zhàn)力來(lái)源,自第二次世界大戰(zhàn)中日本偷襲美國(guó)夏威夷島“珍珠港”海軍基地,雙方此后展開(kāi)的以航空母艦為核心的太平洋戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束以后,艦載機(jī)技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),日新月異。從以螺旋槳活塞發(fā)動(dòng)機(jī)為主的艦載戰(zhàn)斗/攻擊機(jī),替換為以渦輪風(fēng)扇為主的噴氣式飛機(jī),對(duì)于今天的航母艦載機(jī)又會(huì)產(chǎn)生哪些影響呢?
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細(xì)數(shù)當(dāng)今各主要海軍強(qiáng)國(guó)的航母艦載機(jī),如法國(guó)“戴高樂(lè)”級(jí)中型核動(dòng)力航空母艦搭載的“陣風(fēng)”M艦載機(jī),美國(guó)“尼米茲”級(jí)/“福特”級(jí)大型核動(dòng)力航空母艦搭載的F/A-18E/F,F-35C戰(zhàn)斗/(隱身)攻擊艦載機(jī),俄羅斯海軍“庫(kù)茲涅佐夫”級(jí)大型常規(guī)動(dòng)力航空母艦搭載的蘇-33艦載機(jī),英國(guó)皇家海軍“伊麗莎白女王”級(jí)大型常規(guī)動(dòng)力航空母艦搭載的F-35B垂直起降隱身艦載機(jī),中國(guó)海軍“遼寧”級(jí)大型常規(guī)動(dòng)力航空母艦搭載的殲-15艦載戰(zhàn)斗機(jī)。其中的飛機(jī)氣動(dòng)布局大相徑庭:常規(guī)啟動(dòng)布局,大邊條翼氣動(dòng)布局,三翼面氣動(dòng)布局以及鴨式氣動(dòng)布局,種類繁多,似乎讓人覺(jué)得對(duì)于對(duì)于一架飛機(jī)而言,尤其是作戰(zhàn)飛機(jī),想要成功“登陸”航母難度堪比登天。
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其實(shí)不然,與普通大眾認(rèn)知極其相反的一點(diǎn)的是,對(duì)于在航空母艦運(yùn)作的飛機(jī)來(lái)說(shuō),最難的部分并不是起飛,而是降落。2016年中國(guó)海軍首艘航空母艦正式如列服役后,中央電視臺(tái)播出了駕駛著殲-15艦載戰(zhàn)斗機(jī)的戴明盟飛行員穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)落在航母甲板阻攔索那一刻,艦載機(jī)飛行員自此有了另外的別名--“刀尖上的舞者”。因?yàn)榕c陸地機(jī)場(chǎng)完全不同,航空母艦本質(zhì)上是一個(gè)“浮動(dòng)的海上機(jī)場(chǎng)”,時(shí)刻處在三維空間中波動(dòng)起伏狀態(tài),當(dāng)飛行員從天空中俯瞰下方的航母時(shí),即便排水量高達(dá)幾萬(wàn)噸的艦船此時(shí)此刻也變得猶如一葉扁舟,因此十分難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和判斷航母的運(yùn)行軌跡,這對(duì)于即將降落的艦載機(jī)來(lái)說(shuō),無(wú)異于危險(xiǎn)重重。
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事實(shí)上,想要穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)淖岋w機(jī)落在航母甲板上,并且能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地讓位于艦載機(jī)后部的尾鉤牢牢掛住位于航母斜角甲板中后部的四條鋼制阻攔索其中一條(最佳為第二和第三條)。艦載機(jī)與母艦的相對(duì)速度差值越小越好。因此,航母必須是逆風(fēng)航行,并且是以30節(jié)高航速以帶來(lái)最強(qiáng)勁的逆向甲板風(fēng)。與此同時(shí),處在下降航線的艦載機(jī)將會(huì)通過(guò)位于航母甲板左邊名叫“光學(xué)助降系統(tǒng)”(又稱“菲涅爾”透鏡光學(xué)助降系統(tǒng))測(cè)定飛機(jī)與航母之間的相對(duì)高度差,通過(guò)航母的交通管制中心首先會(huì)引導(dǎo)艦載機(jī)飛到精確跟蹤雷達(dá)的截獲窗口,然后雷達(dá)會(huì)一直跟蹤艦載機(jī),直到著艦前的1.5~1.8秒一一此時(shí)艦載機(jī)進(jìn)入跟蹤雷達(dá)盲區(qū)。這個(gè)過(guò)程中,雷達(dá)會(huì)不斷測(cè)量飛機(jī)的位置,并根據(jù)航母自身的搖擺起伏情況進(jìn)行修正,計(jì)算出當(dāng)前時(shí)間內(nèi),飛機(jī)相對(duì)于航母的精確空間關(guān)系。隨后計(jì)算機(jī)會(huì)將這一數(shù)據(jù)與事先儲(chǔ)存好的理想著艦軌跡進(jìn)行對(duì)比,并一方面將差異數(shù)據(jù)發(fā)送給艦載機(jī)的平顯儀,提示飛行員;另一方面,這些差異數(shù)據(jù)會(huì)按照導(dǎo)引規(guī)律進(jìn)行計(jì)算,隨后按每秒10次的頻率不斷發(fā)送給飛機(jī)上的AWCLS設(shè)備。機(jī)載AWCLS設(shè)備接受并根據(jù)這些引導(dǎo)信息,通過(guò)飛行控制系統(tǒng)不斷糾正飛行姿態(tài)和軌跡,最終讓飛機(jī)按設(shè)置的理想著艦軌跡飛行。
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美國(guó)航母AN/SPN-46雷達(dá),用于精密跟蹤測(cè)量艦載機(jī)降落的姿態(tài)軌跡。它是航母自動(dòng)著艦系統(tǒng)中少數(shù)能從外部直接看到的設(shè)在雪達(dá)技術(shù)興起以后上世紀(jì)40年代末美國(guó)提出了全天候助降系統(tǒng)(AWCLS)的概念,它由艦上設(shè)施和機(jī)上設(shè)施兩個(gè)部分組成。AWCLS擁有I、IA、I、I4一共四種工作模態(tài),后三種模態(tài)實(shí)際上都是針對(duì)飛行員在光學(xué)助降系統(tǒng)下著艦的輔助功能,而模態(tài)I( ACLS)則是無(wú)需人工干預(yù)的全自動(dòng)著艦。
講到這里,大家肯定會(huì)說(shuō),如果想讓飛機(jī)更加平穩(wěn)地降落在航母上,那肯定是飛機(jī)處于降落下滑曲線時(shí)速度越低越好。而在現(xiàn)有的已服役軍用戰(zhàn)斗機(jī)中,采用鴨式氣動(dòng)布局的戰(zhàn)斗機(jī)在降低飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)速度性能表現(xiàn)最為優(yōu)異。這是因?yàn)椴捎螟喪綒鈩?dòng)布局的作戰(zhàn)飛機(jī)先天就具有良好的升力效應(yīng),位于飛機(jī)前部的兩對(duì)鴨翼會(huì)形成一個(gè)局部的渦流,與飛機(jī)主翼所形成的增生渦流形成“耦合效應(yīng)”,極大地提高了飛機(jī)在低速狀態(tài)下的可操控性,這對(duì)于航母艦載機(jī)降落來(lái)說(shuō)是極為有利的方面,事實(shí)上,法國(guó)海軍的主力航母艦載機(jī)“陣風(fēng)”即是采用了如此氣動(dòng)布局,更具相關(guān)資料顯示,陸基版本的“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)與海基版本的“陣風(fēng)”M戰(zhàn)斗機(jī)相比,后者比前者總體飛機(jī)空重只增加只增加了600千克重量(大部分用來(lái)增強(qiáng)起落架強(qiáng)度和海上防潮防腐蝕處理),而對(duì)于一架作戰(zhàn)飛機(jī)來(lái)說(shuō),飛機(jī)空重增幅越小證明飛機(jī)用來(lái)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的有效載荷才能越多。
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作為對(duì)比,美國(guó)海軍新一代隱身艦載戰(zhàn)斗機(jī)F-35C為了能夠好的上航母,相比于空軍基礎(chǔ)型號(hào)F-35A空重13199千克,F(xiàn)-35C增重到15800千克,主翼面積增加將近40%,這就導(dǎo)致有效任務(wù)載荷大大降低,當(dāng)然,有人會(huì)說(shuō)采用鴨翼布局會(huì)增加機(jī)體自身的雷達(dá)反射截面積,這里,要注意一個(gè)誤區(qū),美國(guó)人確實(shí)說(shuō)過(guò):“鴨翼最好出現(xiàn)在敵人的飛機(jī)上”。但這是上世紀(jì)80-90年代所說(shuō),那時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)還不夠發(fā)達(dá),無(wú)法處理計(jì)算更加復(fù)雜的氣動(dòng)難題,而鴨式布局正好會(huì)帶來(lái)更加龐雜的設(shè)計(jì)計(jì)算量,并不代表鴨式氣動(dòng)布局屬于技術(shù)弱勢(shì)才會(huì)采用的飛機(jī)外型設(shè)計(jì)方案,而F-35項(xiàng)目全程叫JSF(聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)),正好提出于上世紀(jì)90年代出(注:一型作戰(zhàn)飛機(jī)往往在服役初期采取的是設(shè)計(jì)初期的技術(shù)方案,學(xué)名:技術(shù)凍結(jié),因此與服役初期主流技術(shù)相比往往具有技術(shù)滯后性)。事實(shí)上,在美國(guó)國(guó)防部公布的第六代戰(zhàn)斗機(jī)概念圖上,兩對(duì)鴨翼赫然醒目,取消除開(kāi)主翼鴨翼以外所有氣動(dòng)舵面,注意,第六代戰(zhàn)斗機(jī)依然具備極為出色的隱身能力。
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此外,“陣風(fēng)”艦載機(jī)由于鴨式布局帶來(lái)的增升效果,因此,并不需要擴(kuò)大主翼面積,所以其主翼在航母甲板上停放/回收時(shí)并不需要向內(nèi)折疊,這又可以省下幾百公斤重的折疊機(jī)構(gòu)。就連一直采用常規(guī)布局艦載機(jī)外形的美國(guó)海軍,也曾提出過(guò)采用三翼面布局的F-15,后續(xù)因?yàn)閲?guó)防預(yù)算調(diào)整而被迫下馬。
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