CN105584640A - 一种航母舰载机的垂直起飞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航母舰载机的垂直起飞装置，至少包括：驮载机、飞行甲板及起降平台；驮载机由飞翼、载机平面、驾驶舱、起落架、垂直升力装置、平飞驱动装置、燃料箱及自控装置组成；起降平台是可升降的供驮载机降落及起飞用的工作平台；舰载机起飞前，首先调整起降平台至合适高度使驮载机的载机平面与航母甲板持平，然后将舰载机牵引至或自行行驶至驮载机的载机平面上并用舰载机固定装置锁紧起落架；舰载机起飞时，驮载机的垂直升力装置首先启动，驮载机悬浮离开起降平台，然后启动平飞驱动装置使驮载机加速平飞，当驮载机的平飞速度接近或达到舰载机的起飞速度时，舰载机固定装置解锁，舰载机顺利升空，驮载机返回航母进行下一次驮载起飞。

Description

一种航母舰载机的垂直起飞装置

技术领域

本发明属航母舰载机起飞技术，具体涉及一种航母舰载机的垂直起飞装置。

背景技术

航空母舰（Aircraftcarrier）是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面舰艇。通过不同种类舰载机的配置，航母可完成包括对地攻击、海域封锁、武装威慑、反潜、反舰等几乎所有作战任务,将打击范围扩展到世界各个角落。舰载机携带燃料、弹药升空作战与返航着舰补充燃料、弹药是航母舰队作战中最重要的动作,由于航母的甲板相对于陆地机场要小得多，跑道长度很有限,一般在100-300米,舰载机必须使用一些特殊装备与手段，才能确保飞机正常起飞、降落。当前,航母舰载机起飞方式主要有两种,滑跃起飞与弹射起飞,如果加上特殊设计制造的舰载机,则还有垂直起飞方式。

滑跃式起飞是舰载机沿着12°左右的滑跃式甲板迎风起飞,这种起飞方式是靠飞机发动机全速推进获得的速度、迎风提供的初速及甲板末端上扬角度提供的额外升力共同完成的。弹射起飞分两种，一种是蒸汽弹射技术，即在水平甲板上借助蒸汽在气缸里推动活塞产生的巨大推力外加飞机发动机的推力完成的，另一种是电磁弹射，即利用电磁能弹射舰载机。垂直起飞则是不借助航母跑道而直接升空的，这种起飞方式只局限于专门设计的舰载机，具体分三种情形，一种是飞机发动机喷口设计成可90度转向的如英国的鹞式飞机，俄罗斯的雅克飞机，第二种是F-35B采用的升力风扇加上尾喷口转向功能；三是美国的V22鱼鹰飞机，是在翼尖安装两台涡桨发动机，通过倾斜旋翼使在起飞和降落时飞机有类似旋翼机性能，而在正常飞行时有类似普通螺旋桨飞机性能。

以上三种起飞方式各有优劣，滑跃起飞的优点是技术相对简单，维护保养费用低，舰上人员编制少，节约淡水等；最大的缺点在于其对舰载机起飞重量的限制，导致舰载机载油量、载弹量偏少，使得舰载机的作战半径，舰载机的对地攻击能力都有不同的减弱，大型的作战飞机如预警机、运输机等无法在滑跃甲板上起飞；且由于滑跃起飞无外力辅助，飞机发动机的功率必须开到最大，故起飞过程不仅耗油惊人，对发动机的寿命也有影响。在高海情状况下，滑跃式甲板的颠簸可能导致舰载机在滑行时难以控制甚至发生偏航，故对飞行员的操作技能要求更高。另外，由于滑跃起飞要求的跑道长度要比弹射起飞甲板长，影响甲板的利用率，而且必须迎风起飞，对航母的操控带来了不便，影响作战效能。弹射起飞方式的优点是显而易见的，那就是起飞条件要求低，顺风、逆风均可起飞，不会偏航，跑道长度短。最大的优势在于起飞重量大，可以起飞重型飞机如预警机、运输机等，普通战机的载油量与载弹量也可以较高，作战效能大。蒸汽弹射方式的缺点也很突出：技术复杂，维护难度大，维修人员编制多，尤其是弹射装置的核心组件——开口汽缸的检修及密封材料的更换等就需要大量的维修人员。还有，该方式起飞时消耗大量的蒸汽（淡水制成），能量利用率很低.另外，弹射起飞比滑跃起飞多出了一个巨型蒸汽储罐（200立方米左右），占用航母上有限的空间。而且战时一旦蒸汽弹射装置遭到破坏，修复难度比滑跃甲板困难。电磁弹射虽然能量利用率高，但设备复杂，零部件繁多，可靠性有待实战检验。垂直起飞方式，仅适合特殊的舰载机，这种飞机制造成本高昂，技术复杂，故障率高，维修不便，起飞重量也不大，携油、携弹量均有限，且起飞时耗油惊人，作战半径比常规起飞方式缩短一半还不止。当然这种起飞方式的优势在于，不依赖航母的甲板，所以在战时航母甲板遭到破坏的情况下，舰载机仍然可以起飞作战、护航，这对航母舰队的生存有时是至关重要的，当然，平时该种舰载机也可以采用短距起飞方式，从而也能增加航程，适当增加载弹。

截至目前，舰载机常见的起飞方式虽然各有所长，但均有其明显的缺点。为此开发了一种利用驮载机驮载舰载机起飞的装置，其原理是，先将舰载机驮载于驮载机上，然后利用驮载机的垂直升力装置悬浮离开甲板，再利用驮载机的平飞驱动装置高速平飞，当驮载机的平飞速度达到舰载机的起飞速度时，将舰载机释放升空，驮载机返回航母进行下一次舰载机的驮载飞行。如果一艘航母配备多架驮载机，相当于增加了多条可飞行的空中跑道，无疑会大大增强航母的作战能力及生存能力。本发明技术原理简单，所涉及的装置及设备大都有成熟的技术，经短期的试验即能付诸实施，形成战力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可靠、高效、对甲板依赖小、适合各类舰载机起飞的垂直起飞装置。

一种航母舰载机的垂直起飞装置，至少包括：驮载机、飞行甲板及起降平台；所述的驮载机由飞翼、载机平面、驾驶舱、起落架、垂直升力装置、平飞驱动装置、燃料箱、舰载机固定装置及自控装置组成。所述的起降平台是驮载机降落及起飞时的工作平台，为可升降平台；舰载机起飞前，首先调整起降平台至合适高度使驮载机的载机平面与飞行甲板持平，然后满载燃油及弹药的舰载机自行行驶或被牵引至驮载机的载机平面上并用固定装置锁紧舰载机的起落架；舰载机起飞时，驮载机的垂直升力装置启动，驮载机先是垂直悬浮离开起降平台，后启动平飞驱动装置使驮载机加速平飞，当驮载机的平飞速度接近或达到舰载机的起飞速度时，舰载机固定装置解锁，舰载机顺利升空，驮载机返回航母进行下一次舰载机的驮载起飞。

所述的驮载机优先设计为无垂尾、无水平舵的飞行器型式。

所述的驮载机的载机平面上设有舰载机固定装置，固定装置可分别锁紧舰载机的前后起落架，可防止起落架在左右及前后方向的移动，也可根据需要瞬间打开，使舰载机的起落架完全处于自由状态。

所述的驮载机的垂直升力装置可以是升力发动机，也可以是升力风扇；升力发动机或升力风扇合理布局于整个飞翼及机体上，即使个别升力发动机或升力风扇出现停车也不会影响整个驮载机的悬浮稳定性。

进一步的，所述驮载机的垂直升力装置在驮载机起飞时产生的升力不小于驮载机及其驮载的舰载机的总重。

更进一步的，所述驮载机的飞翼在平飞中产生升力，在驮载机平飞过程中，垂直升力装置所产生的升力可逐步降低。

所述的驮载机的平飞驱动装置可以是涡轮喷气发动机，也可以是涡轮风扇发动机；平飞驱动装置优先安装于驮载机的机尾。

进一步的，所述的平飞驱动装置产生的推力可保证驮载机在较短的飞行距离内达到舰载机的起飞速度；所述的起飞速度为200-400km/小时；所述的飞行距离为200-2000米。

所述的起降平台设置在航母飞行甲板的两侧及航母的舰尾；可以是固定型可升降平台，也可以是吊桥型可升降平台；吊桥型可升降平台在航母训练及战时从甲板及侧舷上伸出，日常航行时则收起。

进一步的，所述的起降平台为吊桥型可升降平台时，由动力源、液压传动机械、导向滑轮、牵引钢索、承重缆索、升降平台及控制部分等组成。正常情况下，驮载机在起降平台上起降，紧急情况下可直接降落于飞行甲板上。

本发明的有益效果在于：1，克服了滑跃起飞方式须迎风起飞，且不能满载起飞的缺点；2，克服了蒸汽弹射起飞方式大量消耗淡水、装置技术复杂、维修繁重、人员编制过多的缺点；3，省掉了蒸汽弹射起飞方式所必需的体积庞大的蒸汽储罐及其附属设施，大大拓展了航母的有效作战空间；4，用驮载机驮载舰载机起飞方式，可从容起飞各型号满载燃油与弹药的作战飞机包括大型预警机；5，起飞加速度小，对飞行员的身体冲击小，减少飞行失误；6，在飞行甲板损坏的情况下，可正常起飞各型作战飞机，大大增强航母的生存能力与战斗能力；7，驮载机作为舰载机起飞的运载工具，功能单一，结构简单，航程短（仅数千米），速度低（不超过400km/小时），设计容易，造价低。总之，驮载机驮载舰载机垂直起飞技术，完全克服了舰载机传统起飞方式的不足，是一种颠覆性的舰载机起飞技术，将极大增加航母的作战能力。

附图说明

图1为驮载机平面示意图。

图2为起降平台上的驮载机及舰载机示意图。

图3为驮载机驮载舰载机飞行俯视图。

图4为起降平台在航母上的分布示意图。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详细描述本发明。

如图1-4所示，本发明所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，至少包括：驮载机10、飞行甲板20及起降平台30；驮载机10由飞翼101、载机平面102、驾驶舱103、起落架104、垂直升力装置105、平飞驱动装置106、燃料箱107（图中未显示）、舰载机固定装置108（图中未显示）及自控装置109组成。

起降平台30是驮载机10降落及起飞时的工作平台，本实施例中采用的起降平台30是可升降平台，该平台由动力源301（图中未显示）、液压传动机械302（图中未显示）、导向滑轮303（图中未显示）、牵引钢索304（图中未显示）、承重缆索305、升降平台306及控制机构307组成。

舰载机起飞前，首先调整起降平台30至合适高度使驮载机10的载机平面102与飞行甲板20持平，然后满载燃油及弹药的舰载机自行行驶或被牵引至驮载机10的载机平面102上并用舰载机固定装置108锁紧舰载机的前后起落架；舰载机起飞时，驮载机10的垂直升力装置105启动，驮载机10先是垂直悬浮离开起降平台30，后启动平飞驱动装置106使驮载机10加速平飞，当驮载机10的平飞速度接近或达到舰载机的起飞速度时，舰载机的引擎启动，舰载机固定装置108解锁，舰载机顺利升空，驮载机10返回航母进行下一次舰载机的驮载起飞。

本实施例中所述的驮载机10设计为无垂尾、无水平舵的整体为三角型的飞行器型式；所述的驮载机的垂直升力装置105采用升力风扇；8个升力风扇对称分布于飞翼101的两边及近机尾的机体上；驮载机10起飞时升力风扇产生的总升力大于驮载机10及其驮载的舰载机的总重；在驮载机10平飞过程中，由于驮载机10的飞翼101及舰载机的机翼产生升力，升力风扇的功率可逐步降低。

本实施例中所述的驮载机10的平飞驱动装置106采用涡轮风扇发动机，2台涡扇发动机对称安装于驮载机10的机尾；涡扇发动机产生的推力可保证驮载机10在500-1000米飞行距离内速度达到250-350km/小时。

本实施例所述的起降平台30分布在航母飞行甲板的左右两侧及右舰尾；其中右侧设3个，左侧设4个，右舰尾设1个；起降平台30均采用吊桥型式且可升降；吊桥型起降平台在航母训练及战时放下，日常航行时则收起。

正常情况下，驮载机10在起降平台30上起降，紧急情况下可直接降落于飞行甲板20上。

以上实施例只是优选的实施方式之一，是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，不可理解为对本发明权利保护范围的限定，相反，对于本领域的普通科研人员而言，凡利用本发明进行的任何非实质性的改动或调整，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：至少包括：驮载机、飞行甲板及起降平台；驮载机由飞翼、载机平面、驾驶舱、起落架、垂直升力装置、平飞驱动装置、燃料箱、舰载机固定装置及自控装置组成；起降平台是驮载机降落及起飞时的工作平台，为可升降平台；舰载机起飞前，首先调整起降平台至合适高度使驮载机的载机平面与航母甲板持平，然后满载燃油及弹药的舰载机自行行驶或被牵引至驮载机的载机平面上并用固定装置锁紧舰载机的起落架；舰载机起飞时，驮载机的垂直升力装置启动，驮载机先是垂直悬浮离开起降平台，后启动平飞驱动装置使驮载机加速平飞，当驮载机的平飞速度接近或达到舰载机的起飞速度时，舰载机固定装置解锁，舰载机顺利升空，驮载机返回航母进行下一次舰载机的驮载起飞。

2.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的驮载机优先设计为无垂尾、无水平舵的飞行器型式。

3.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的驮载机的载机平面上设有舰载机固定装置，固定装置可以分别锁紧舰载机的前后起落架，可防止起落架在左右及前后方向的移动，也可根据需要瞬间打开，使舰载机的起落架完全处于自由状态。

4.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的驮载机的垂直升力装置可以是升力发动机，也可以是升力风扇；升力发动机或升力风扇合理布局于整个飞翼及机体上，即使个别升力发动机或升力风扇出现停车也不会影响整个驮载机的悬浮稳定性。

5.根据权利要求4所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述驮载机的垂直升力装置在驮载机起飞时产生的升力不小于驮载机及其驮载的舰载机的总重。

6.根据权利要求1-5所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述驮载机的飞翼在平飞中产生升力，在驮载机平飞过程中，垂直升力装置所产生的升力可逐步降低。

7.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的驮载机的平飞驱动装置可以是涡轮喷气发动机，也可以是涡轮风扇发动机；平飞驱动装置优先安装于驮载机的机尾。

8.根据权利要求7所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的平飞驱动装置产生的推力可保证驮载机在较短的飞行距离内达到舰载机的起飞速度；所述的起飞速度为200-400km/小时；所述的飞行距离为200-2000米。

9.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的起降平台设置在航母飞行甲板的两侧及航母的舰尾；可以是固定型可升降平台，也可以是吊桥型可升降平台；吊桥型可升降平台在航母训练及战时从甲板及侧舷上伸出，日常航行时则收起。

10.根据权利要求9所述的一种航母舰载机的垂直起飞装置，其特征在于：所述的起降平台为吊桥型可升降平台时，由动力源、液压传动机械、导向滑轮、牵引钢索、承重缆索、升降平台及控制部分等组成；正常情况下，驮载机在起降平台上起降，紧急情况下可直接降落于飞行甲板上。