艦載機是一艘航空母艦的主要戰(zhàn)力來源,自第二次世界大戰(zhàn)中日本偷襲美國夏威夷島“珍珠港”海軍基地,雙方此后展開的以航空母艦為核心的太平洋戰(zhàn)爭結(jié)束以后,艦載機技術(shù)發(fā)展突飛猛進,日新月異。從以螺旋槳活塞發(fā)動機為主的艦載戰(zhàn)斗/攻擊機,替換為以渦輪風扇為主的噴氣式飛機,對于今天的航母艦載機又會產(chǎn)生哪些影響呢?
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細數(shù)當今各主要海軍強國的航母艦載機,如法國“戴高樂”級中型核動力航空母艦搭載的“陣風”M艦載機,美國“尼米茲”級/“福特”級大型核動力航空母艦搭載的F/A-18E/F,F-35C戰(zhàn)斗/(隱身)攻擊艦載機,俄羅斯海軍“庫茲涅佐夫”級大型常規(guī)動力航空母艦搭載的蘇-33艦載機,英國皇家海軍“伊麗莎白女王”級大型常規(guī)動力航空母艦搭載的F-35B垂直起降隱身艦載機,中國海軍“遼寧”級大型常規(guī)動力航空母艦搭載的殲-15艦載戰(zhàn)斗機。其中的飛機氣動布局大相徑庭:常規(guī)啟動布局,大邊條翼氣動布局,三翼面氣動布局以及鴨式氣動布局,種類繁多,似乎讓人覺得對于對于一架飛機而言,尤其是作戰(zhàn)飛機,想要成功“登陸”航母難度堪比登天。
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其實不然,與普通大眾認知極其相反的一點的是,對于在航空母艦運作的飛機來說,最難的部分并不是起飛,而是降落。2016年中國海軍首艘航空母艦正式如列服役后,中央電視臺播出了駕駛著殲-15艦載戰(zhàn)斗機的戴明盟飛行員穩(wěn)穩(wěn)當當落在航母甲板阻攔索那一刻,艦載機飛行員自此有了另外的別名--“刀尖上的舞者”。因為與陸地機場完全不同,航空母艦本質(zhì)上是一個“浮動的海上機場”,時刻處在三維空間中波動起伏狀態(tài),當飛行員從天空中俯瞰下方的航母時,即便排水量高達幾萬噸的艦船此時此刻也變得猶如一葉扁舟,因此十分難以準確預(yù)測和判斷航母的運行軌跡,這對于即將降落的艦載機來說,無異于危險重重。
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事實上,想要穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)淖岋w機落在航母甲板上,并且能夠準確無誤地讓位于艦載機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)。艦載機與母艦的相對速度差值越小越好。因此,航母必須是逆風航行,并且是以30節(jié)高航速以帶來最強勁的逆向甲板風。與此同時,處在下降航線的艦載機將會通過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))測定飛機與航母之間的相對高度差,通過航母的交通管制中心首先會引導(dǎo)艦載機飛到精確跟蹤雷達的截獲窗口,然后雷達會一直跟蹤艦載機,直到著艦前的1.5~1.8秒一一此時艦載機進入跟蹤雷達盲區(qū)。這個過程中,雷達會不斷測量飛機的位置,并根據(jù)航母自身的搖擺起伏情況進行修正,計算出當前時間內(nèi),飛機相對于航母的精確空間關(guān)系。隨后計算機會將這一數(shù)據(jù)與事先儲存好的理想著艦軌跡進行對比,并一方面將差異數(shù)據(jù)發(fā)送給艦載機的平顯儀,提示飛行員;另一方面,這些差異數(shù)據(jù)會按照導(dǎo)引規(guī)律進行計算,隨后按每秒10次的頻率不斷發(fā)送給飛機上的AWCLS設(shè)備。機載AWCLS設(shè)備接受并根據(jù)這些引導(dǎo)信息,通過飛行控制系統(tǒng)不斷糾正飛行姿態(tài)和軌跡,最終讓飛機按設(shè)置的理想著艦軌跡飛行。
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美國航母AN/SPN-46雷達,用于精密跟蹤測量艦載機降落的姿態(tài)軌跡。它是航母自動著艦系統(tǒng)中少數(shù)能從外部直接看到的設(shè)在雪達技術(shù)興起以后上世紀40年代末美國提出了全天候助降系統(tǒng)(AWCLS)的概念,它由艦上設(shè)施和機上設(shè)施兩個部分組成。AWCLS擁有I、IA、I、I4一共四種工作模態(tài),后三種模態(tài)實際上都是針對飛行員在光學(xué)助降系統(tǒng)下著艦的輔助功能,而模態(tài)I( ACLS)則是無需人工干預(yù)的全自動著艦。
講到這里,大家肯定會說,如果想讓飛機更加平穩(wěn)地降落在航母上,那肯定是飛機處于降落下滑曲線時速度越低越好。而在現(xiàn)有的已服役軍用戰(zhàn)斗機中,采用鴨式氣動布局的戰(zhàn)斗機在降低飛機進場速度性能表現(xiàn)最為優(yōu)異。這是因為采用鴨式氣動布局的作戰(zhàn)飛機先天就具有良好的升力效應(yīng),位于飛機前部的兩對鴨翼會形成一個局部的渦流,與飛機主翼所形成的增生渦流形成“耦合效應(yīng)”,極大地提高了飛機在低速狀態(tài)下的可操控性,這對于航母艦載機降落來說是極為有利的方面,事實上,法國海軍的主力航母艦載機“陣風”即是采用了如此氣動布局,更具相關(guān)資料顯示,陸基版本的“陣風”戰(zhàn)斗機與海基版本的“陣風”M戰(zhàn)斗機相比,后者比前者總體飛機空重只增加只增加了600千克重量(大部分用來增強起落架強度和海上防潮防腐蝕處理),而對于一架作戰(zhàn)飛機來說,飛機空重增幅越小證明飛機用來執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的有效載荷才能越多。
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作為對比,美國海軍新一代隱身艦載戰(zhàn)斗機F-35C為了能夠好的上航母,相比于空軍基礎(chǔ)型號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,當然,有人會說采用鴨翼布局會增加機體自身的雷達反射截面積,這里,要注意一個誤區(qū),美國人確實說過:“鴨翼最好出現(xiàn)在敵人的飛機上”。但這是上世紀80-90年代所說,那時的計算機技術(shù)還不夠發(fā)達,無法處理計算更加復(fù)雜的氣動難題,而鴨式布局正好會帶來更加龐雜的設(shè)計計算量,并不代表鴨式氣動布局屬于技術(shù)弱勢才會采用的飛機外型設(shè)計方案,而F-35項目全程叫JSF(聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機),正好提出于上世紀90年代出(注:一型作戰(zhàn)飛機往往在服役初期采取的是設(shè)計初期的技術(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)。事實上,在美國國防部公布的第六代戰(zhàn)斗機概念圖上,兩對鴨翼赫然醒目,取消除開主翼鴨翼以外所有氣動舵面,注意,第六代戰(zhàn)斗機依然具備極為出色的隱身能力。
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此外,“陣風”艦載機由于鴨式布局帶來的增升效果,因此,并不需要擴大主翼面積,所以其主翼在航母甲板上停放/回收時并不需要向內(nèi)折疊,這又可以省下幾百公斤重的折疊機構(gòu)。就連一直采用常規(guī)布局艦載機外形的美國海軍,也曾提出過采用三翼面布局的F-15,后續(xù)因為國防預(yù)算調(diào)整而被迫下馬。
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