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前不久,在地中海執行反恐任務的俄「庫茲涅佐夫」號航母發生事故,一架蘇-33艦載機因航母攔阻系統故障,著艦失敗不幸墜海。
在航母的各大組成部分中,攔阻系統雖不起眼,卻是艦載機成功著艦的關鍵裝備,決定著艦載機能否安全「回家」。
與起飛相比,高速飛行的艦載機在搖擺不定的航母上降落難度更大,不僅要求飛行員有高超的技術和穩定的心理素養,還需要可靠的飛機攔阻裝置,以幫助艦載機在100多米的甲板上迅速降速至零。
圖:美軍阻攔索由6股鋼絲繩組成
目前液壓緩衝式攔阻裝置是各國現役航母的主力,其中最具代表性的便是美國海軍MK7型攔阻系統。它主要由攔阻機、攔阻機驅動、攔阻索支撐以及鋼索固定緩衝等系統組成。最新型的MK7-3型能夠回收時速130千米、重約23噸的艦載機,攔阻距離約為100米。
在攔阻系統中,與艦載機直接接觸的是攔阻索。美國海軍航母一般設有4道攔阻索,第一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30-50釐米。艦載機著艦時,飛機尾鉤鉤上甲板上間隔布置的一根攔阻索,隨後在慣性作用下拖著攔阻索前行。這時甲板下的滑輪與液壓阻尼緩衝器的緩衝吸能使艦載機在2-3秒內減速為零。飛機停止後,攔阻索解脫下落,自動復位,準備迎接下一架著艦機的到來。
圖:殲15放下尾鉤裝備著艦
由於要承受艦載機的巨大衝擊力、甲板的摩擦力,以及各種化學物品和海水的腐蝕,攔阻索不僅要有很高的強度,還需保持很好的柔韌性和耐腐蝕性,對索體材料和編織工藝要求極高。美軍航母的攔阻索直徑約35毫米,由6股鋼絲繩組成,每股由12根主鋼絲和12根輔鋼絲緊密纏繞,最大可承受約85萬牛頓的拉力。因此,攔阻索是不折不扣的高科技產品,目前世界上能夠製造的只有美國、俄羅斯等少數國家。
經過數十年的發展和改進,目前美國海軍的MK7系列攔阻系統已經非常成熟。不過,該系統依然存在很多短板,難以滿足美軍下一代航母和F-35艦載機的需求。
首先,這套系統結構複雜,體積比較大,日常維護保養困難,需耗費大量人力、物力和財力,這與美國新型航母削減人員編制、提升自動化水平和效費比的要求背道而馳;
其次,這套系統的攔阻力量比較生硬,不能精確控制,巨大的拉拽力導致艦載機的尾鉤以及與尾鉤相連的機體部件容易疲勞老化,縮短艦載機的服役壽命。最為關鍵的是,這套系統對著艦戰機的重量和速度的限制區間比較窄,導致艦載機必須放掉多餘的燃油,拋掉彈藥「瘦身」後才能安全降落,這顯然會造成很大的浪費。
目前美國最新一艘航母「福特」號使用的是通用原子公司的渦輪電力阻攔。它比MK7領先了一代,體積更加緊湊,智能化、自動化水平更高,具有明顯優勢。一方面,它通過採用更輕的合成電纜系統和電機,擴展了艦載機的著艦重量和著艦速度的範圍,可以滿足質量更大、速度更快的新一代艦載機著艦需求。另一方面,這個系統可以根據艦載機的不同,自動設定攔阻索的張力峰值,精確控制艦載機尾鉤負載及艦載機在甲板上的停留位置,實現了精確控制,有助於延長艦載機使用壽命,並可以回收無人機。
除此之外,渦輪電力攔阻系統還具備自我診斷和維護提醒功能,內置程序能自動跟蹤攔阻索磨損情況,幫助艦員及時發現和修復系統故障,顯著提升攔阻裝置的可靠性,並且僅需要4名操控員即可完成回收作業,減少了40多名操作和維護人員,有效降低了系統的全壽命費用。
正在建造的國產航母會採用什麼樣的阻攔方式呢?兩會期間,中國著名的艦船動力與電氣工程專家,中國工程院機械與運載工程學部院士馬偉明在接受媒體採訪時,有一段有意思的對話。記者問:美國「福特」級航母的經驗顯示,航母的電磁阻攔技術比彈射難度更高,馬偉明說:不能這樣下定論。我們用了1/5的時間就把阻攔做完了,你說哪個難度高?彈射和阻攔是一個正一個反,解決了正,解決反不就容易了嗎?」
馬院士的話透露出兩個信息:一個中國航母的電磁阻攔索已經做完了。二是只花了五分之一的時間。至於這個五分之一的時間是美國人的五分之一,還是中國自己研究電磁彈射時間的五分之一,各位就靠自己去理解了。(作者署名:小飛豬觀察)
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