直升機能懸停,在軍艦上降落是不是很容易?有幾種著艦方式?

2020-12-06 和風漫談

隨著現代海戰向立體化、遠程化方向發展,艦載直升機成為軍艦不可缺少的裝備,是現代海軍先進與否的標誌之一。

直升機看起來很靈活,能懸停在空中,實際上飛行控制非常複雜,尤其要防範可怕的「共振」現象產生。艦載直升機比陸基直升機更危險,軍艦在海浪中搖擺升沉不定,海上環境氣象複雜。

像航母、兩棲攻擊艦這樣的大型艦隻,甲板面積大,海況良好時直升機起降還比較安全;而驅逐艦、護衛艦這樣的中小艦隻,由於艦體狹長,上層建築多、障礙多,起降甲板面積小、渦流多、氣流紊亂,所以艦載直升機起降危險重重,需要先進引導設備和輔助著艦裝置才行。

艦載直升機降落分返航進場、懸停跟進、快速著艦三個階段,降落時被稱為「恐怖12秒」,有80%的事故發生在此階段。

返航進場階段,艦上的塔康信標機、精密進近雷達等導航設備指引直升機返回軍艦。到降落階段,艦上指揮中心會開啟起降信號燈、下滑指示器、橫搖指示器及平臺邊界燈、桅杆障礙燈、前極限位置燈等各種助降燈光。

下滑指示器由透鏡和光源組成,發出紅、黃、綠三組平行光束,引導直升機以正確航向和角度下滑。看到黃光說明位置偏高,看到紅光說明位置偏低,看到綠光下滑角度正確。沿著綠光中心飛,就能以正確下滑角降落。

橫搖指示器有橫搖指示燈和固定燈,它們之間形成偏角,飛行員能直觀地了解艦船橫搖方向、角度等信息。

軍艦在海上不停的橫搖、縱搖、橫蕩、縱蕩、升沉、艏搖,做6自由度運動。若橫搖、縱搖幅度太大,直升機就無法安全起降,甚至會產生「艦面共振」,造成重大危險。所以起降作業首先要滿足一定基本條件,比如艦艇縱搖2度、橫搖5度以內,航速不超過20節等。

除了助降燈光,還有著艦輔助系統,國際主流的有4種:魚叉-格柵系統、漁網系統、RAST系統、ASIST系統。

第1種是法國的「魚叉-格柵」系統,在西方海軍中廣泛使用,可在橫搖±8°、縱搖±2°海況下起降。其原理是艦上有一個直徑2.5米左右的網狀格柵,直升機伸出一個鋼製魚叉插到格柵中鎖定。艦機剛性連接,軍艦再搖晃升沉直升機也跟著同步運動,防止了側滑和翻滾。

第2種是加拿大的RAST「熊阱」系統,是一種拉降式著艦裝置。適用於軍艦橫搖±28°~31°、縱搖±5°~8°、甲板升沉1.5~6米/秒情況下降落。

直升機降落時先放出引導索,艦面人員將張力鋼索繫到引導索上,直升機收回引導索,將張力鋼索固定到機腹主探管上。然後艦上動力拉動鋼索,將直升機緩緩拉降到甲板上。

落地後,艦上的快速固定器夾緊主探管,直升機再放出尾探管,卡在甲板格柵中固定機尾,就可以牽引入庫了。

第3種是ASSIST系統,是「熊阱」系統的升級版,但屬於不同的原理。

它沒有拉降,而是直升機著艦瞬間,一個有紅外探頭的凹形固定器快速移動,觸碰主起落架並夾緊,將直升機固定在甲板上,還能調整入庫方向。這種全自動助降系統不需要在直升機上安裝設備,效率高,還確保了艦面人員安全。

第4種是俄羅斯「漁網」系統。這種系統比較簡單,只是一張粗壯結實的尼龍大網。俄羅斯的卡氏直升機起降性能很好,所以"漁網"只起到固定防滑作用。

艦上起降對艦載直升機要求很高,要求直升機有良好的操縱性、優秀的飛控系統,較大的剩餘功率和旋翼系統升力裕度。

驅逐艦、護衛艦上障礙物多,容易碰撞旋翼;直升機庫後方存在「陡壁效應」,近機庫垂向氣流向上,遠機庫垂向氣流向下,形成渦流。這種渦流對直升機升力產生很大影響,導致前後不一,易使直升機向下俯衝,危害很大。

▲艦面複雜的流場

另外降落甲板面積都不大,降落時旋翼前半部分在艦面上空,後半部分在水面上空,高度差異產生不同地效影響,產生俯仰力矩,影響直升機姿態穩定。所以起降甲板至少要比直升機最大尺寸長3.5米,或1.3倍於直升機旋翼直徑以上。和風漫談原創,禁止抄襲。

總之,艦載直升機在艦上起降非常危險,艦機氣動兼容一直是研究難題。各國直升機與艦艇之間都要經過大量適配性試驗,直到新直升機與所有載機艦艇都滿足要求才能上艦使用。

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