拦阻索 :缩短飞机着舰距离的装置

更新时间:2023-08-15 18:44

拦阻索是一种用于吸收着陆(舰)飞机动能、缩短着陆(舰)滑行距离的装置,它通常由一根或多根缆索组成,安装在航母等舰船上的甲板上。当飞机着陆时,拦阻索会被拉紧,吸收飞机的动能,并使其迅速减速,从而缩短着陆滑行距离,保证飞机安全停稳。拦阻索需要具备很高的强度和耐久性,能够承受飞机着陆时的冲击力和摩擦力。

航母上的拦阻索系统通常由多道缆索组成,每道缆索之间有一定的间隔,以确保飞机在着陆时能够顺利钩住其中一道缆索。在飞机钩住缆索后,拦阻索系统会迅速启动阻力产生装置,通过产生大量的蒸汽或其他阻尼介质来吸收飞机的动能,从而使其迅速减速并安全停稳。拦阻索技术首先由英国发明使用,截止2022年,能独立生产拦阻索的国家有:英国、美国俄罗斯和中国。

历史沿革

直式甲板航母时代

在初期舰载机全是螺旋桨飞机,航空母舰的构造为直式甲板。甲板上设有10-15道拦阻索和3-5道防冲网,使飞机着舰在飞行甲板三分之二处停住,因为前方是停机区。

现代航母时代

舰载机进入喷气时代后,因降落速度太快而把航空母舰作了相应改进,采用了一些新式构造。喷气式舰载机降落时并不关闭发动机,情况不好可以马上复飞美国海军备有4道拦阻索,第一道设在距斜甲板尾端55米处,然后每隔14cm设一道,由弓形弹簧张起,高出飞行甲板30-50cm。当舰载机降落时,尾钩放下,其位置比起落架还低,着舰点在1、2道拦阻索之间为好,这就要求飞行员有很高的操纵技术。

拦阻原理

工作原理

拦阻的工作原理主要是通过阻力产生装置来实现。当飞机接触拦阻索后,阻力产生装置会迅速产生大量的蒸汽,这些蒸汽会形成一个阻尼区域,对飞机的运动产生阻力,从而使飞机停下来。拦阻索本身并不是一根简单的铁索,而是经过特殊设计和制造的。它的材质和结构都需要考虑到强度、耐磨损、耐高温等多方面的因素。同时,拦阻索还需要与阻力产生装置紧密配合,以确保飞机在接触后能够迅速停下来。因此,最具有技术含量的部分是阻力产生装置,当飞机接触拦阻索后,飞机和拉弯的拦阻索会形成三个力,这三个力的合力最终沿着飞机的飞行方向。保持合力在飞机的飞行方向,假设飞机恰好拉住中点部分,那么拦阻索的两边拉出的长度应该是一样的,而两段的力也应该是一样的,这种是最理想的方式。然而并不是说每次都能钩住中点,如果钩住靠左或者靠右几米,那么拦阻索两边拉出的长度是不一样的,两段的力也是不一样的。这就是拦阻索的核心部分,即如何使得两边产生的力不同,最终使得飞机和两段拦阻索上的力的合力保持不变。

拦阻系统

系统构成

能让战机在如此短的距离停下来的关键技术是拦阻系统,航母上的拦阻系统主要有钢索、定滑轮、动滑轮组、缓冲气罐、压缩气缸、缓冲汽缸、空气压缩罐、调节阀导轨、拦阻网等部件组成。

机械拦阻索

拦阻索不仅要求非常结实、韧性十足,而且还要有很强的抗疲劳连续工作性能。此外,拦阻索还不能太粗,否则舰载机的尾钩不容易勾住。因此,拦阻索的制造对于材料、工艺等方面的要求非常高。其中钢索机构部分由3至4根钢索组成,每根钢索又是由6根钢丝绳拧结而成,而每根钢丝绳又是由30根不同细度的钢丝拧成,钢索的内芯则是油浸大麻纤维。尽管如此,拦阻索在经过上百次的使用后,还是会发生断裂,这就要求每次舰载机降落后,必须有专人去检查拦阻索,并且要定期给拦阻索进行维护和更换,而这只是整个拦阻索系统的一部分。正因为拦阻索上集合了大量复杂的工艺,才导致能制造它的国家才少之又少。

电磁拦阻索

随着舰载机和无人机日新月异的发展,航母拦阻系统也相应提高了灵活性和适应性,电磁拦阻系统成为各国技术发展的新方向。美国是最早研制电磁拦阻装置的国家,美国的电磁拦阻装置中有一个锥形大卷筒,原理是舰载机着舰挂上拦阻索后,拦阻索由上面抽出并带动卷筒转动,从而带动发电机及水涡轮工作。这种锥形结构让拦阻索随着飞机着舰后制动速度降低的同时加速转动,促使制动电机效率下降,以便让吸引能量的曲线更为平缓。

中国电磁阻拦索研制成功时间只有美国的五分之一,国电磁拦阻装置采用了一种新型结构代替锥形大卷筒,在横向尺寸上缩小了三分之一,重量也会减少百分之七十以上,因此也能进一步改装拦阻装置的阻尼特性。

实际应用

中国

2012年11月23日,中国自主研发的拦阻索成功将重达20多吨、时速高达250公里的歼-15,从尾钩与阻拦索“拉钩”开始到飞机停下全程时间不到3秒,中国首次舰载机阻拦着舰试验取得成功。

美国

美国航母上普遍使用的MK7型拦阻装置为例,其使用的拦阻索有两种规格,分别为6x30平钢绞大麻纤维芯拦阻索和6x30平钢绞聚醋芯拦阻索。每根拦阻索由6股钢丝绳组成,每股钢丝绳又由12根主钢丝、12根中间尺度的钢丝和6根呈三角状的细钢丝扭结而成。每股钢丝绳之间还有交接钢丝,每根钢丝绳芯部还有油浸大麻纤维。

英国

2023年,英国皇家海军计划为伊丽莎白女王级航母加装弹射器和拦阻索,将这艘世界最大的短距/垂直起降式航母,改装为弹射起飞/拦阻降落式航母,可以起降更多固定翼舰载机和大中型无人机。

俄罗斯

2021年,俄罗斯海军将修整模拟滑跃起飞甲板和停机坪、扩建滑行道和机库,并安装新式拦阻系统、光学和无线电引导装置。

相关事件

美国拦阻索安全事故

2003年,美国一架F/A-18战斗机在乔治·华盛顿号航空母舰上降落的时候,拦阻索突然发生了断裂,导致战机坠毁。虽然两名飞行员成功弹射逃生,但断裂后的拦阻索像鞭子一样,直接抽断了11名甲板工作人员的双腿,导致两人终生残疾。

2020年1月23日,美国“卡尔·文森”号核航母就发生了一起严重的舰载机降落事故。一架F-35C战斗机在降落过程中冲出甲板坠海,航母上的4根拦阻索全部断裂,直接导致甲板上的7名工作人员受伤。

俄罗斯拦阻索安全事故

2009年,库兹涅佐夫号航空母舰上的一架苏-33战斗机在降落时候,拦阻索发生断裂,战机一头扎进了海里。一个月后,“库兹涅佐夫”号航母上的拦阻索又出现故障,导致一架米格战斗机29战斗机无法降落,最终燃料耗尽,被迫坠海。

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