第四卷 空中战机 飞行课堂：舰载飞机的着舰
更新时间:2006-8-8 21:12:00 本章字数:3050
飞行课堂：舰载飞机的着舰
舰载机有固定翼飞机和旋翼飞机，这里要谈到的舰载机着舰是指固定翼飞机。大家知道，舰载飞机的起降主要以航空母舰为基地，那么它就需要适应航母这个海上“移动的陆地”。在此，拟通过对舰载飞机着舰过程与陆基飞机着陆过程的分析比较，一窥舰载机着舰的突出特点，以及整个着舰过程对各种主要相关结构、装置、设施的特殊要求。
“移动的陆地”
说到舰载机，我们不妨先简单谈谈航空母舰。航空母舰出勤时，是一个海上六自由度运动的平台，它不仅在海平面上作平面运动，而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动以及升沉运动。航母上的大气紊流情况也比较复杂，除了陆地机场通常存在的大气紊流以外，由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上洗气流，并在舰尾处形成较强的公鸡尾状的尾流。另外还需要特别指出的是，航母虽然庞大，但是可供舰载机起飞、着舰的跑道长度是很有限的。目前世界上大型的航母甲板总长度也不过 300多米，而能够提供舰载机起飞、着舰使用的只有其中的100米左右。如：美国的尼米兹级航母首舰尼米兹号航母，该舰长：332.1米，宽40.8米；飞行甲板长338.8米，宽76.8米。
危险性和复杂性
飞机的起飞着陆通常是事故多发状况，而舰载机的着舰比陆基飞机着陆还具危险性和复杂性。首先，舰载机着舰进场速度小，受舰上扰流因素影响相对较大，客观上使得舰载机轨迹稳定性变差。然而舰载机着舰条件要求反而相对苛刻 (如前所述：着舰可用甲板长度有限，作为着舰平台的航母自身是六自由度运动体，以及出舰海上作战的技战术要求等)，恰恰又要求飞机进舰下滑时的轨迹稳定性比陆基飞机还要高，这个矛盾对舰载机初期的发展形成了较大的制约。60年代以前，舰载机着舰的事故率是很高的，以后随着着舰下滑引导技术及其它辅助着舰技术的发展，事故率才有所下降，但相比陆基飞机着陆事故率仍然较高。舰载机在下滑着舰时，对垂直平面内下滑航迹控制要求很高，而气流、海面状况等一些客观不确定因素；航母着舰引导、飞行员驾驶等也存在主观不确定因素，都可能导致航迹控制不当而未能在预定着舰点着舰，这将可能直接导致着舰失败，甚至引发严重事故。而陆基飞机的着陆，由于跑道是静止的且跑道长度余量通常较大，因此对着陆点的控制 要求不像舰载机着舰那么严格。
起落架以及机体结构
由于航母着舰区长度的限制和舰载机着舰下滑过程中对下滑跟踪角和下滑航迹的严格控制，它采用的是无平飘且固定下滑角的着舰方式。在这种着舰方式下，飞机着舰的下沉速度要比陆基飞机大得多，引发撞击式着舰(也称硬着舰)。接着，为了强制飞机在50米～70米距离内迅速减速制动，需要通过安装在机体尾部下方经过特殊设计的拦阻挂钩，拉住横置于航母跑道甲板上的拦阻索，利用拦阻力来强行制动。着舰瞬间的撞击载荷、拦阻索强制制动载荷特点与陆基飞机着陆受载有差异较大，使得舰载机的起落架以及机体结构，特别是与起落架安装密切相关的结构都需要根据这些客观条件进行重新设计。通过以上介绍，不难看出舰载机下滑着舰和舰上制动，与陆基飞机平飘下滑着陆以及靠阻力伞和刹车制动有很大区别。
进舰过程
为了更好地说明问题，现将舰载机一般的进舰过程描述如下:飞机从舰尾方向进入，在距离舰尾3700m(2海里)左右，450m高度上，以550～650km/h 的速度由航母右舷通过；在速度为220～280km/h时，放下起落架和襟翼， 180°转弯后，由航母左舷通过；在距离舰尾1850m(1海里)左右时，180°转弯后对准跑道，最后45°时距离舰尾 900m左右(约0.5海里)，然后在助降系统导引下沿着标定的下滑通道着舰。舰载机进舰下滑是不像陆基飞机那样有固定参考点，而是只能以活动平台上的助降标志作为调节油门-迎角的参考。下图所示为着舰下滑过程中，飞机相对航母预定触舰点空间方位变化过程。当飞机匀速直线下滑和航母作匀速直线运动时，二者的连线是铅垂面内的一系列彼此平行的直线，跟踪角φ为常数。
助降系统
这里提到的助降系统是指“目视光学助降系统”，通常称作“菲涅耳 (Fresnel)透镜系统”。该系统的突出特征就是能发出直线性极好的拄形光束，只有在空间的某一特定角度才能看见该光束，因此它能为舰载飞机指示正确的下滑航迹。“菲涅耳(Fresnel)透镜系统”的具体工作原理可参考有关资料介绍，在这里就不再赘述了。 实际上，从助降系统的发展历史来看，“菲涅耳(Fresnel)透镜系统”已经是第二代的助降系统装置了。20世纪50年代出现“反射式光学助降镜”是第一代的助降系统，有趣的是它竟然是在生活中的一个偶然机会中激发灵感而发明的。20世纪60年代，舰载机的速度逐渐加快，反射式助降镜越来越难以适应飞机着舰的需要，迫使人们研制新的助降装置，于是有了“菲涅耳(Fresnel)透镜系统”的问世。随着科技进步和助降理论的成熟，20世纪70年代以后，第三代的助降系统已经面世，并率先在美国海军投入装备使用，这就是“全天候电子助降系统”。这种助降系统通过装设在航空母舰上的精确跟踪雷达，测得飞机在降落过程中的实际位置和运动情况，将这些测得的参数输入舰载计算机中心，得出舰载机正确的着舰位置，并将舰载机的实际位置和正确位置在计算机中心进行比较，然后发射到舰载飞机的终端设备内，指令舰载飞机的自动驾驶仪自动修正误差从而准确着舰。这样，不论晴天还是雨天雾天，舰载飞机都能以几十秒的间隔不断地降落到狭窄的航空母舰甲板上。然而到目前为止，在实际进舰着舰过程中，目视着舰仍然不能完全被替代，舰载机飞行员同样需要具有目视着舰的技术能力，以适应各种未知情况。所以，有一些细节还是值得一提，比如说舰载机的对中。
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