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艦載機著艦安全影響因素研究

時間:2019-06-18 來源:科技創新與應用 作者:焦曉輝,王鵬 本文字數:3192字

  摘    要: 相比常規陸基飛機降落來說, 艦載機著艦面臨著更加復雜的著艦環境, 著艦的要求要苛刻得多, 難度要大得多, 影響著艦安全的因素也多得多。文章通過分析艦載機著艦過程中面臨的主要環境因素對安全著艦的影響及緩解措施, 有助于降低艦載機著艦風險, 提高著艦成功率。

  關鍵詞: 艦載機; 著艦環境; 著艦安全;

  Abstract: Compared with the conventional land-based aircraft landing, carrier-based aircraft landing is facing a more complex landing environment, landing requirements are much harsher, much more difficult, and there are many factors that affect the safety of the ship. This paper analyzes the influence of the main environmental factors on the safe landing of carrier-based aircraft and the mitigation measures, which is helpful to reduce the risk of carrier-based aircraft landing and improve the landing power.

  Keyword: carrier aircraft; landing environment; landing safety;

  1、 概述

  艦載機能否迅速、可靠地在航母上進行起降, 是航空母艦形成作戰能力的基礎和根本, 同時由于著艦比起飛難度要更大, 面臨的挑戰和風險以及飛行員掌握相關技術的代價也要大的多, 因此是保證航母戰斗力的最主要的技術條件。對于艦載機來說, 在整個著艦過程中面臨著復雜的著艦環境, 包括著艦甲板的幾何尺寸、著艦時的海洋環境、甲板風、甲板運動以及艦尾氣流等, 這些條件給艦載機著艦帶來巨大的安全風險。

  按照美國海軍對以往航母著艦事故的分析, 25%以上的事發原因來自于著艦環境的影響, 這其中甲板俯仰是最主要的原因, 導致了15%的事故發生;其次是“無水平參考”或黑夜, 占事故原因的5%;其它環境因素占的比例較少。著艦指揮員負責對著艦過程中的諸多情況和條件做出分析, 并就飛機進場著艦的可行性做出即時的判斷和決策。對著艦指揮員來說, 必須熟知所有的環境因素以及影響程度, 下面主要對甲板風、艦尾流、甲板運動和水平基準對著艦安全的影響進行分析。

  2、 甲板風

  2.1、 回收逆風

  甲板風是自然風和航母航速的合成風。回收逆風是甲板風的組成部分, 其與著艦區中心線平行。25節的回收逆風被認為最有利于航母回收飛機, 在飛機飛行性能、發動機響應、最大攔阻速度、最大著艦下降率、飛行員座艙視野、飛行員反應時間、LSO反應時間等方面為飛機創造了最理想的著艦條件, 其它回收逆風條件將對飛機進近參數造成各種各樣的不利影響, 并對LSO指揮時需要考慮的因素產生影響。美軍回收公告中要求甲板風盡可能保持在最佳大小和著艦區的中線上。

艦載機著艦安全影響因素研究

  回收逆風高于最優狀態可能是自然風, 也可能由航母的航速需要造成的。下滑道基角設置和飛機動力需求都受到高回收逆風的影響。如果甲板風超過35節和40節, 適當的下滑道基角應分別為3.75°和4.0°, 而不是通常使用的3.5°。在高回收逆風情況下, 飛行員將在接近艦尾甲板時應對更加嚴重的艦尾流并在整個進近過程保持穩定的更大推力。在斜甲板附近尾流變得更強, 飛機可能會墜落在甲板上或滑出跑道。較小的推力修正導致很大的下沉率, 雖然復飛率降低但卻容易發生著艦過早或者撞艦尾的情況, 易受氣流影響的飛機將更難保持穩定的下滑道。

  回收逆風低于最優狀態可能是由于航母航速低與自然風力偏小共同作用的結果, 這將導致較大的接近速度, 在下滑道距離保持不變的情況下會縮短飛行員的調整時間, 同時也將影響飛機的動力設置、復飛窗口和最大勾掛速度限制。為了保持指定的下滑道, 飛機下滑地速增大, 下滑軌跡角和下沉率也增大, 意味著沖擊載荷較大, 對飛機機體特別是起落架不利, 影響艦載機及其部件使用壽命。

  2.2、 回收順風

  如果可使用的海域空間有限或出于其它艦船的需要, 會采用順風回收的方式。飛機將在順風邊進入逆風飛行, 在飛機轉為與船體龍骨成90°的時候有必要拉大與航母的距離, 以獲得足夠長的下滑軌道。飛行員必須特別注意保持飛機的速度, 著艦指揮員則要確保飛機的勾掛速度沒有超過速度上限。在加大推力的過程中, 發動機的響應可能較慢, 復飛窗口的位置也要隨之改變。同時由于尾流的影響加強, 可能會發生過早勾掛攔阻索的情況。

  2.3、 側風

  著艦航線飛行過程中飛行員也可能遭遇到側風環境, 此時需要更加謹慎。對飛行員和著艦指揮員來說, 側風會引起飛機對中困難, 導致飛行員修正難度和操縱負荷增加, 較大的漂移會造成較大的進近的偏差, 同時側風還使得尾流加強并更加靠近艦尾, 導致飛機復飛概率的增加。另外相比左舷側風, 強烈的右舷側風會使得在降落區將看到艦島消隱現象, 同時甲板后方產生明顯的漩渦, 這很容易導致飛機迫近時航母是發生漂移, 從而增加飛機墜機的可能性。

  美軍飛機回收通告中將航母作業允許的最大側風規定為3.6m/s, 表1給出了不同甲板風情況下其與斜角甲板的最大角度限制, 在達到上述極限之前, 飛機可能會發生不好著艦或橫移現象, 因此應避免在回收側風超過規定范圍的條件下進行艦載飛機的回收操作。

  表1 甲板風與斜甲板的角度限制
表1 甲板風與斜甲板的角度限制

  3、 艦尾流

  航母高速航行時, 在艦載機下滑降落區域產生復雜的艦尾流, 直接影響飛機在著艦過程中的迎角、速度、高度等狀態參數, 是導致艦載機著艦飛行事故和逃逸現象發生的一個重要原因, 圖1為艦尾流示意圖。艦尾甲板上升或下降的氣流強度和位置是由母艦形狀和運動等因素決定的, 具有大型島式上層建筑的航母產生的尾流最為強烈。

  艦尾流導致在下滑道中段氣流突然上升, 而在接近艦尾甲板時氣流突然下沉, 對于艦載機實現精確控制和著艦安全都非常不利。因此飛行員在下滑中段時需要針對上升氣流減小推力, 同時也要為艦尾前下沉氣流做好提前回調推力的準備, 防止下沉量過大撞艦尾危及飛行安全。同樣, 在艦尾流的干擾下, 飛行員具備這樣的意識對調整飛機對準跑道中線來說也十分關鍵。在最佳回收逆風條件下, 尾流效應被降到最低, 對飛行員著艦下滑操縱最為有利。

  圖1 艦尾流示意圖
圖1 艦尾流示意圖

  4、 甲板運動

  海上波浪起伏會導致甲板前后上下搖晃是難以預報的, 而且對于著艦指揮員和飛行員而言導致了許多安全方面的問題, 如出現硬著艦、撞上彈射滑軌、偏離中心以及極低燃油狀態。著艦指揮員要根據甲板運動情況給出飛行員準確的口令, 遇到不能著艦等異常情況, 要及時命令飛行員復飛。

  為保證飛行安全, 在甲板超限運動時, 應當停止飛行活動。特殊情況下, 在綜合考慮了甲板運動幅度和速率、晝夜間的能見度和水平基準、飛行員和著艦指揮員的熟練度、加油機和飛往備降航空母艦的可能性等多種因素后才能做出繼續飛行的決定, 但必須慎之又慎。

  5、 水平基準

  不論飛行員還是著艦指揮員, 在著艦航線飛行中可視的水平基準都能為其判斷飛機位置和姿態提供很大的幫助。具有開闊的水平線是最理想的狀態, 比如借助日光、月光和岸上燈光。當飛機向跑道靠近時, 其燈光在海面上的倒影也可作為參照物。僅僅以艦尾甲板為參照物是最不理想的做法, 尤其當船尾搖擺不定的時候更加糟糕, 比如夜間只觀察飛機上燈光, 航母自身運動會引起光源的明顯移動, 而事實上光源并沒有動, 這樣會對著艦指揮員判斷飛機位置帶來偏差。如果夜間環境沒有可視的水平基準, 著艦指揮員可以依靠在航母尾部的其它船只、直升機或者定位照明彈作為水平基準。

  在極端的云高/能見度條件下, 如果沒有可視的水平基準, 著艦指揮員應使用所有可能的方法來跟蹤飛機, 包括飛機燈光、中心線相機等, 并確定飛機的位置, 以便能在更大的范圍內看見飛機, 提供迅速、準確和有意義的聲音呼叫, 幫助飛行員獲得穩定的進近參數進行回收操作。

  6、結束語

  著艦環境會對艦載機的艦載機著艦安全產生很大的影響, 掌握甲板風、艦尾流、甲板運動、水平基準等關鍵因素對艦載機著艦的影響程度以及緩解措施, 能夠有效降低飛行風險, 保障著艦安全。

  參考文獻

  [1] 楊一棟.艦載飛機著艦引導與控制[M].國防工業出版社, 2007.
  [2]施亮.擾動對艦載機著艦過程的影響分析[D].上海交通大學, 2009.
  [3]李新飛.艦載機起降關鍵技術仿真研究[D].哈爾濱工程大學, 2012.

    焦曉輝,王鵬.著艦環境對艦載機著艦的影響分析[J].科技創新與應用,2019(16):20-21.
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