采用彈射起飛/阻攔降落方式需要多大的甲板？

在關(guān)于航母的討論中,大家往往對艦載機(jī)的起飛方式給予極大的關(guān)注，實(shí)際上降落安全性才是發(fā)展航母的技術(shù)瓶頸，而航母甲板的大小也主要由降落區(qū)的面積決定。因此，輕型航母的前途很大程度上取決于艦載機(jī)降落技術(shù)的進(jìn)步。

艦載機(jī)在甲板上降落是一個充滿了各種危險的過程, 微小的誤差都可能導(dǎo)致沖出甲板或與艦上其他飛機(jī)相撞, 甲板的橫搖幅度過大也會使艦載機(jī)機(jī)輪觸及甲板時產(chǎn)生傾覆。甲板降落方式還帶來了飛機(jī)結(jié)構(gòu)增重, 因此與同類型的陸基作戰(zhàn)飛機(jī)相比, 幾乎所有的艦載機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能都有相當(dāng)大的下降。

很顯然，艦載機(jī)降落安全性與航母降落區(qū)的長度和寬度有很大關(guān)系。這和降落在陸上機(jī)場的道理是一樣的，跑道越長越寬，降落的安全性越高。增加航母的排水量是一種降低艦載機(jī)降落難度的方法, 但要達(dá)到比較理想的效果,往往就不是輕型航母了。以美國尼米茲級航母為例，該級艦安裝有4臺C-13-1/2蒸汽彈射器，軌道長度不足百米，而降落區(qū)長度則達(dá)到256米左右。

采用彈射起飛/阻攔降落方式的航母，降落區(qū)面積均大于起飛區(qū)。二戰(zhàn)中的美國大型航母通常把直通甲板的三分之二做為降落區(qū), 長度在200米上下, 剩下的做為彈射起飛區(qū)。戰(zhàn)后在“埃塞克斯”級的基礎(chǔ)上改裝的航母降落區(qū)長度146米, 一直使用到上個世紀(jì)70年代, 基本上可以滿足使用要求, 只是在保證安全降落及飛行作業(yè)時有些不理想, 因此后來設(shè)計的航母降落區(qū)長度都有了較大幅度的增加。

一般來說，艦載機(jī)的降落速度越低越好，但飛機(jī)的降落速度越低, 操縱性就越差, 飛行軌跡就越不精確。為了著艦時保持正確下滑軌跡,避免進(jìn)入失速狀態(tài),三代戰(zhàn)機(jī)都在250千米/小時的速度范圍進(jìn)行下滑著艦動作。這一著艦速度對于輕型航母來說，甲板長度就有些吃緊了。不過，隨之推力矢量技術(shù)的成熟，著艦速度完全能夠大幅降低。

法國戴高樂號航母安裝了兩套短版的C-13-3蒸汽彈射器。

如果艦載機(jī)采用矢量推力技術(shù),由于矢量推力的操縱效果與飛行速度無關(guān), 只要機(jī)翼能產(chǎn)生足夠的升力, 就可以使飛機(jī)的最低平飛速度降低到與之相對應(yīng)的速度上去。更為重要的是, 矢量推力能在較短時間內(nèi)提供很大的操縱力矩, 響應(yīng)速度比氣動舵面靈敏得多, 因此能大幅度提高飛機(jī)的下滑軌跡精度。

對于艦載機(jī)而言,速度的降低和下滑軌跡精度的增加就意味著降落安全性的大幅度提高。美國利用F-15改裝的矢量驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行了大量的短距降落和起飛試驗(yàn), 通過試驗(yàn)得出的結(jié)論是起飛距離可以縮短到40%到60%, 降落距離也可以達(dá)到同樣水平。

2003年，X-31試驗(yàn)機(jī)成功進(jìn)行了世界上首次完全由電腦控制的超短距起降試驗(yàn)飛行。驗(yàn)證了裝備推力矢量裝置的艦載機(jī)可以采用“雀降”方式，即先以大迎角下滑, 在即將著艦時矢量噴管上偏, 使迎角進(jìn)一步增大, 然后再反向，這樣的降落軌跡可以大幅度降低著艦時的下沉速度和水平速度。

推力矢量技術(shù)配合大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)和高精度信標(biāo)著陸系統(tǒng)，未來艦載機(jī)的降落進(jìn)場速度完全可以降低到180千米/小時，著艦精度從以前的縱向正負(fù)13米提高到正負(fù)2-3米的程度, 橫向精度則可以達(dá)到0.5米以下的水平。預(yù)警機(jī)和其他支援飛機(jī)雖然不會采用矢量推力技術(shù), 但同樣可以在高精度定位技術(shù)的幫助下大幅度提高降落安全性。

目前，為了防止著艦時進(jìn)場高度低而撞上降落甲板的起始端，艦載機(jī)的機(jī)輪觸及甲板的位置大都在離起始端70多米處，以便為降落提供更多的“容錯距離”。前述高精度的下滑軌跡有可能使艦載機(jī)機(jī)輪在降落甲板的起始端30多米處就開始觸及甲板，降落區(qū)長度由此便可縮短40米。

艦載機(jī)降落技術(shù)的進(jìn)步還表現(xiàn)在航母的甲板上。較之傳統(tǒng)的液壓制動器，電磁制動器具有重量輕、維修容易、制動過程平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，加上用輕質(zhì)高強(qiáng)度復(fù)合材料制作阻攔索，電磁阻攔裝置可以很容易地精確調(diào)節(jié)阻攔索兩頭的制動力大小，因此具有較高的“ 容錯能力”。再考慮到艦載機(jī)著艦精度的提高，則阻攔索的繃緊寬度可以減半，降落區(qū)寬度可縮小三分之一以上。

如果綜合運(yùn)用上述基本成熟的技術(shù)，降落區(qū)甲板面積必將大幅減少，這對輕型航母的發(fā)展而言無疑是重大利好。美國海軍幾年前已經(jīng)開始研究在高速穿浪船基礎(chǔ)上提出的“海上箭手”輕型航母方案，該方案采用彈射/阻攔方式起降常規(guī)艦載機(jī)，以母船的高速行駛進(jìn)一步降低艦載機(jī)降落時的相對速度，降落甲板長度不超過100米。

單從滿足飛機(jī)安全起降而言, 航母能小到什么程度的唯一限制性因素是效費(fèi)比, 采用什么樣的甲板布局和效費(fèi)比也緊密相關(guān)。考慮到起降技術(shù)進(jìn)步對甲板利用率的提升，采用斜角甲板的輕型航母，在搭載有人駕駛輕型戰(zhàn)斗機(jī)的情況下，戰(zhàn)機(jī)搭載量和出動率都將有重大提升。在滿載排水量不超過3萬噸的情況下，有望達(dá)到戴高樂號現(xiàn)有的作戰(zhàn)效率（滿排4萬噸），這對中小國家海軍來說無疑有著極大的誘惑力。

原載于鳳凰軍事防務(wù)短評2011年6月30日

北緯40°作者賜稿 文 | 落日

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