从空中到大海的优美降落

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  电影《壮志凌云》中,汤姆·克鲁斯驾驶着F-14战斗机在航空母舰上降落的镜头让人难忘,据说这部电影吸引了许多美国青年加入美国海军,可见其着实魅力不凡。驾驶着舰载机,尤其是固定翼舰载机在航母上降落,就像降落到大海上一片飘浮不定的树叶之上,充满了危机和不确定,历来被称作“有控制的坠落”。那么,这种坠落是怎么控制的呢?
  
  航母提供广阔空间
  1914年,世界上第一艘航空母舰“皇家方舟”号由运煤船改造而来。而在此之前,实际上已经有军舰搭载水上飞机了。自从飞机一出现,海军界人士就想把它和军舰结合起来使用。广阔的大海是水上飞机最好的工作平台,因此第一批舰载机也必然是水上飞机。早期的水上飞机作为军舰了望哨的延伸,主要承担侦察任务,军舰并不给它配备跑道,只给它提供一个栖身的机库。有的甚至连机库都不要,飞机就露天固定在甲板上。水上飞机要使用时,先用吊车把它吊放到海面上,然后飞机自己在海面上滑跑起飞。任务完成后,飞机降落到军舰附近的海面上,再由吊车把它回收上来。这个时候的军舰为飞机付出的代价是最小的。
  每次使用吊车都很不方便,人们开始想让飞机直接在军舰上起飞和降落。早期舰载机的起飞速度很低,只需要很短的距离就足够了。人们在军舰前面铺设一段几十米长的木制跑道就解决了问题。降落也一样,只需要在军舰后面铺设同样的一段跑道。
  采用两段局部的跑道,只能够搭载为数不多的几架舰载机。随着航空技术的发展,舰载机的起飞速度和降落滑跑距离都增加了,短短的几十米跑道再也不能满足要求。同时人们也不满足于只让舰载机承担侦察等辅助功能,需要大批量飞机上舰。这时候,有识之士让军舰做出了彻底的改变,拆除了甲板上一切多余的建筑,只保留一个岛一样的建筑作为指挥之用,这种甲板称全通甲板,真正意义上的航母就这样出现了。
  航母为舰载机提供了尽可能宽广的起飞和降落空间,然而航母的空间毕竟非常有限,将整块甲板都给舰载机降落需要把整个甲板都清理干净,代价实在很大,何况后来舰载机的速度增加到整块甲板的长度也不够了。
  
  辅助降落设备出现
  拦阻索就是这时候出现的。最早的拦阻索就是一根钢索,它将舰载机的头部绊住或者卡住螺旋桨从而使飞机停下来。后来拦阻索越来越复杂,先是在其两端悬挂重物以吸收舰载机着舰的动能,后来改成了用液压油缸和滑轮装置吸收能量。今天,拦阻索已经成为了美国、俄罗斯和法国海军的标准装备。以美国海军为例,着舰减速采用四根拦阻索,四根拦阻索间隔大约十多米,离地十来厘米。一般情况下,舰载机接触航母后,尾部的着舰钩钩住第二根或者第三根拦阻索,液压油受压后压缩气瓶中的空气,瞬间产生巨大的阻力让飞机的速度急剧降低下来。
  拦阻索虽然是标准装备,但也有束手无策的时候,有时着舰钩坏了无法使用,或者舰载机受损需要迫降,这时就只有靠拦阻网了。拦阻网是临时性的措施,架设需要几分钟时间。舰载机需要迫降时,一头扎进尼龙编织的大网里面去,很快就停下来。值得一提的是,拦阻网并不只是在航母空间上使用,在许多陆地上的军用机场也有类似的装置用于拦阻迫降的飞机,甚至有一些无人机就是以这种方式回收的。
  有一点应当说明的是,第二次世界大战之后,航母甲板的布局出现了重大改变。降落区甲板的方向从与航母航向一致变成了有一定的斜角。这样舰载机的起飞和降落就互不干扰,如果降落失败,舰载机前方也没有别的障碍物,可以继续拉起复飞。
  
  海上降落困难重重
  航母虽是人类建造的庞然大物,在大自然面前却并不强大。海上不会风平浪静,航母在茫茫大海中只是一叶扁舟,随波逐流。要驾驶着飞机准确地降落在航母上,需要高超的技巧和无畏的勇气。有了着舰减速装置,只是解决了跑道短的问题。飞行员还面临着许多挑战。
  首先在航母上着舰的速度比在陆地上着陆的速度要大,因为飞行员要考虑到着舰失败复飞的情况,需要维持最小安全速度。其次在大海上寻找航母这样一个目标并不容易,航母比陆地上的机场小多了,并且是在运动中的,这些都使得将飞机准确降落到航母甲板上十分不容易。因为这两个因素,航母舰载机的降落被称为“有控制的坠落”。
  因为是“有控制的坠落”,所以着舰指挥控制系统是必不可少的。美国的航母通过雷达引导舰载机进入正确下滑航道,然后再发出着舰指令。最早着舰指令是通过手旗发出的,但后来飞机速度越来越快,手旗速度受到限制,为了确保安全降落,开发出了光学助降系统。
  1960年,“富兰克林”号航空母舰上正式安装了第一套光学助降系统。光学助降系统由透镜向飞机发出不同的光信号。在雷达引导飞机接近航母之后,飞行员通过看到的灯光判断他是否位于正确的下滑航道上。在不同的方向和下滑角上,灯光颜色是不一样的,飞行员可以据此调整飞行姿态。今天的光学助降系统比最初的有了很大进步,飞行员能够在10海里之外看到激光指出的下滑航道,只要沿着下滑航道降落,舰载机就能准确降落在航母上。同时航母上也有飞行指挥官监视舰载机的降落过程,如果发现偏移会及时发出指示信号。
  现在,大部分的固定翼舰载机都采用拦阻索加光学助降系统的方式。包括美国、俄罗斯和法国。但这种方式过于复杂,人们一直追求直接简单的着舰方式。英国的“海鹞”是一个典型,“海鹞”通过可旋转的发动机喷口可实现垂直和短距起降,在实际使用中一般是采用滑跃起飞,降落时通过旋转发动机喷口在极短距离内不依靠拦阻索降落。但“海鹞。不具备超音速飞行的能力,苏联的雅克-141是第一种能够超音速飞行的短距起飞、垂直降落飞机。雅克-141本来是要登上“库兹涅佐夫”号航母的,遗憾的是,由于苏联解体,这个项目没能继续下去。今天,俄罗斯仅有的一艘“库兹涅佐夫”号携带的是滑跃起飞、拦阻降落的苏-33。
  美国人也并不排斥垂直降落,在其“塔拉瓦”级和“黄蜂”级两栖攻击舰上,也采用了引进英国专利生产的“海鹞”,美国编号为AV-8B。V-22“鱼鹰”可通过倾转螺旋桨实现垂直起降,是一种介于直升机和固定翼飞机之间的飞机,美国海军计划用它取代大部分直升机。在美国新一代联合打击战斗机F-35计划中,海军陆战队特别强调了垂直和短距起降性能,并不惜付出重量和金钱的代价。这表明,实现舰载机的垂直起降,仍然是人们孜孜不倦追求的目标。
  [责任编辑]唐 宇
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