CN108502199A - 一种应用于航母舰载机的新型着舰方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其中包括以下步骤：首先在航母甲板上、舰载机着舰的适当滑翔区域内设置一个可做机械转动的缓冲履带；舰载机开始降落之前，使缓冲履带开始转动，且缓冲履带转动速度接近于舰载机的降落速度，缓冲履带转动方向与舰载机着舰运动方向相反；舰载机刚着舰并在甲板上滑行，准备进入缓冲履带区域；舰载机进入缓冲履带区域后，然后开始在缓冲履带上做减速运动，同时缓冲履带与舰载机同步做减速运动，使得其速度始终与舰载机接近；最终舰载机以极小可控的速度驶出缓冲履带，完成减速过程，并最终在甲板上完成降落。本发明还可以将陆地机场降落跑道缩短至300米左右，降低小型机场的事故率。
Description
技术领域
本发明属航空母舰技术领域，特别是涉及一种应用于航母舰载机的新型着舰方法。
背景技术
众所周知,航空母舰是远距离作战系统不可或缺的平台。航空母舰的战斗力主要是体现在战斗机上。因为直升机等主要是起一种通讯、以及运输等的作用。而只有战斗机才既可以争夺制空权，还可以对地面海面的目标进行有力的打击，既而保证它的制海权。然而舰载机在航母上的降落问题却是一个世界性的难题。战机在航母上的起飞和降落并不是一件轻松的事情。航母舰载机的起降一直是建造航空母舰所需要解决的重要问题。与战机在陆地机场起降相比，其难度要高得多。对飞行员和在航空母舰甲板上的地勤人员来说，这是一项极为复杂且危险系数极高的工作，一直被比喻为是刀尖上的舞蹈。有统计显示，航母事故的80％是发生在着舰的过程，由此可见着舰过程对于舰载机来说是难度最高的一环。航母舰载机飞行员的风险系数是航天员的5倍，是普通飞行员的20倍。
目前，世界上航母舰载机着舰的主流方法是利用阻拦索协助完成降落过程。
阻拦索，即“航母阻拦系统”。其可以帮助飞机在有限距离内强制制动，使最大过载和过载变化率保持平稳，及时将系统恢复到初始状态。
现代航母普遍使用的是液压式阻拦系统，由四道相距约为15米左右的平行分布的钢索组成，并和制动器械、液压缓冲系统以及冷却系统相连组成。其中，制动器械包括：产生制动力的阻拦机构、保持制动缸压力的控制阀、保证阻拦飞机后能够迅速回位的蓄压器；液压缓冲系统，主要用于降低制动初始瞬间的过载，延长系统寿命；冷却系统，则用来冷却舰载机在阻拦过程中由巨大动能转换成的热能。
当舰载机尾钩挂上阻拦索后，阻拦索一边通过滑轮阻尼器减缓飞机速度，一边不断把动能传递到压缩空气罐。此时，隐藏在甲板以下的整个阻拦系统同时工作，将冲击带来的巨大动能转化为液压油的热能和压缩空气的势能，使得飞机受到缓冲并实现制动。
为了最大限度地保证着舰安全，着舰程序中设计了重要的环节“逃逸复飞”。由于在降落过程中有一定几率舰载机的尾钩钩不到阻拦索(脱钩)，因此舰载机在降落时的速度不仅不能降低，反而要加大油门保持加速状态，以防一旦四根阻拦索都没有钩住，飞机要在第一时间加速逃逸复飞，然后重新降落。
目前，航母阻拦系统实现舰载机的降落有如下困难：
专家指出，舰载机在航母上着舰更是起降过程中难度最高的一环。与战机在陆地机场起降相比，对飞行员和在航空母舰甲板上的地勤人员来说难度要高得多。舰载机在航母上的着舰、起飞之所以被称之为刀尖上舞蹈。因为这是一项极为复杂且危险系数极高的工作。因为它的机会太少，时间太短，难度太大。
在普通人看来，航母比一般的舰艇要大得多是个移动的机场。通常来说航母甲板的面积相当于三个足球场的大小。一般来看，航母确实是海上的巨无霸，但从战机的飞行员从空中看来，茫茫大海中的航母，却是像一片落叶，甚至只是一张小邮票。而舰载机在航母上的起降，一直被比喻为是刀尖上的舞蹈。
其实，一般来说航母的排水量在水面舰艇确实算是最大的。以我国首艘航母辽宁舰为例，它的舰长是304.5米，宽75米，满载排水量65000吨。而美国的尼米兹级航母的排水量则在10万吨左右，舰长更是达到333米。但是，一般陆地军用机场跑道长达千米以上，而航母飞行甲板一般不超过300米，可利用的有效降落距离只有60～90米左右。换言之，航母甲板的有效长度还不到陆地跑道长度的1/10。由于航母300米左右长的甲板上，需要停放各种飞机，车辆以及各种武器弹药和各种油料管路。航母甲板上既有提升上来的飞机，也有降下来的飞机到机库。飞行甲板，应该说把所有的空间都利用起来了。被利用起来的甲板，对飞行员着舰来说，就显得非常拘束，从而更增加了降落的难度。陆地上的普通民航机场跑道长度达到3000米，而战斗机在陆地上降落滑跑的距离短则为400～500米，长则近千米,但是航母的甲板长度无法提供这样的长度供舰载战机降落，舰载机着舰跑道的有效距离只有60到90米左右。因而，为了舰载机的安全降落，目前航母主流采用的方法是利用阻拦索协助完成降落过程。
阻拦索，即“航母阻拦系统”。一般由四条相间约15米的钢索组成。直径约35毫米，高度离甲板约10厘米。并且，和放在航母甲板下的滑轮、液压阻尼系统、冷却系统等，组成一个复杂的系统。当舰载战机降落时，阻拦索在液压阻尼装置的协助下，将舰载机直接拉住。等飞机被拉停时，阻拦索会被拉长约七八十米。采用阻拦索的方法着舰，会被以下四方面的严重问题所困挠。其也是多发事故的原因。
航母在高速的航行时，会产生舰身的横摇，纵摇和垂荡，使得降落甲板发生倾斜；颠簸的航母，没法保证飞机的着舰钩，每次都钩上拦阻索,也叫脱钩。所以，为了保证飞行员的安全，降落的时候，仍然要将油门推到最大，达到200～300公里/小时的速度,以保证万一降落失手，随时可以继续复飞。重量为20～30顿的舰载机以这么高的速度降落即会产生两个主要的显而易见的问题，即太高的速度使得飞机的着舰钩不容易被拦阻索勾住。另外，高速的飞机所具有的大动量使得拦阻索很容易被拉断，从而产生灾难性的后果。
通常舰载机着陆瞬间速度至少在200km/h以上，同时甲板跑道短(以辽宁舰为例，舰长304米，但有效降落距离只有60＝4×15米左右)，这就让飞行员的降落过程反应时间很短，调整能力要求极高；飞行员对飞机速度的掌控需要十分精准，速度过大会使阻拦索易被拉断，而速度过小则导致飞机控制力减弱，不利于着舰失败后的复飞。这些因素都给飞行员降落过程的对中，看灯，保角等操作带来诸多不确定性，增大了降落的难度。
一般来说航母有4道阻拦索，每道阻拦索之间相距15米，瞄准第二条降落是最安全的。如果瞄准第一道阻拦索降落，由于落点太前，增大了撞到舰尾的几率；如果瞄准第四道阻拦索降落，一旦脱钩，给随后的复飞留下的滑跑甲板距离就很短。而瞄准第二道阻拦索降落一旦发生问题，则给飞行员继续钩住第三道阻拦索的机会，也增大了逃逸复飞的甲板距离。这就要求飞行员要在短时间内实现精准的降落，其难度可想而知。
阻拦索断裂，会造成严重的人员伤亡和财产损失。第一时间拉断阻拦索还算幸运，舰载机仍可保持较快速度立即复飞，如果舰载机速度下降太多后再拉断阻拦索，就只有坠海一条路了。高速的飞机所具有的大动量使得阻拦索很容易被拉断，这对阻拦索的质量和寿命有很高的要求。很多航母舰载机事故都是与阻拦索的断裂直接相关的，例如2016年12月3日俄航母“库兹涅佐夫”号母舰上的一架苏—33战斗机钩住阻拦索后，由于阻拦索断裂，飞机直接冲到海底，所幸飞行员及时跳伞逃生；不仅飞行员的生命面临危险，断裂的阻拦索会高速地来回横扫甲板，对航母甲板上的地勤人员和停留甲板的飞机等设备造成不可估量的伤亡和损失。
还有个重要问题就是飞行员在降落到甲板上时，必须在1、2秒内对尾勾是否勾住了阻拦索作出正确无误的判断。这个对飞行员着舰时的经验、心里素质要求非常苛刻。因为，一旦判断失误的话，将造成重大事故。比如，如果尾勾已经勾住了阻拦索，而飞行员却判断没有勾住而加大油门起飞。那么，要么钢索被拉断，要么飞机被钢索从空中拉下来而坠机。印度的航母上就曾经因为飞行员的判断失误而发生这样的悲剧，飞机被活生生地从空中拉下来，砸在了甲板上。相反，如果尾勾没有勾住阻拦索而飞行员却误判为勾住的话，那么，飞机将坠入大海。
另一种着舰方式是采取垂直起降技术，适用于专门的垂直起降战斗机，如美国的鱼鹰战机。飞机着舰时，当喷口完全垂直于地面时，由于飞机悬停在空中，没有前进动力，机翼上的升力随之消失，飞机的重量又完全由发动机产生的垂直推力来支撑。而后，飞行员开始关小油门，减少发动机供油量，垂直推力渐渐变小，飞机开始缓慢下降，直至最后着陆。
垂直起降的优点在于在寸地为金的航母可以增大载机数量，并且起飞时省去了跑道的准备，作战反应速度大大提高，对前方支援回应速度快，使用非常灵活。
但垂直起降的缺点也很致命。耗油量很大，不具备远航能力，作战半径受到大大的限制；载弹量也要受到限制，比喷气式战斗机少很多；操作太难，飞行员的数量很难保证；发动机在全负荷运转的时候对环境要求高，一旦有因为起飞掀起的沙土被吸进运转中的发动机就有可能发生不可估量的后果；维护频繁，需要的地勤维护时间普遍长于其他战机。
计算和实践表明，同一架垂直起降战机，用常规方式来起降和用垂直方式起降来比较，它们的作战半径将会从400公里骤降到92公里。
因此，在短时间内垂直起降战斗机还很难替代正常的喷气式战斗机，垂直起降战斗机只能作为航母战斗力的补充。想要尽可能地降低以至于几乎完全消除舰载机降落的风险，我们需要一种全新的辅助降落方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，解决舰载机降落的风险大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其中包括以下步骤：
(a)首先在航母甲板上、舰载机着舰的适当滑翔区域内设置一个可做机械转动的缓冲履带；
(b)舰载机开始降落之前，使缓冲履带开始转动，且缓冲履带转动速度接近于舰载机的降落速度，缓冲履带转动方向与舰载机着舰运动方向相反；
(c)舰载机刚着舰并在甲板上滑行，准备进入缓冲履带区域；
(d)舰载机进入缓冲履带区域后，然后开始在缓冲履带上做减速运动，同时缓冲履带与舰载机同步做相向减速运动，使得其速度始终与舰载机接近；
(e)最终舰载机以极小可控的速度驶出缓冲履带，完成减速过程，并最终在甲板上完成降落。
所述步骤(a)中，所述缓冲履带上表面高度与甲板高度一致。
所述步骤(d)中，舰载机进入缓冲履带区域后，舰载机与航母甲板的相对运动速度很小，从而增大舰载机在着陆时所允许的滑行跑道长度，并最终借由起落架轮胎与履带之间的滚动摩擦阻力以及轮轴自身的摩擦力，完成舰载机的降落过程。
有益效果
本发明的优点有：
1、借由缓冲履带的机械转动的相对运动，间接地延长了降落跑道的距离，同时延长了舰载机降落滑行的时间，让整个降落过程更平缓，更易于控制，增加了操作的容错率，从而降低了事故率；
2、消除了阻拦索降落过程中飞机所承受的巨大加速度，免除飞行员的身体在降落过程承受过大的负载，给飞行员的安全提供了坚实的保障。同时也给飞行员一个更加良好的操作环境，大大降低了因飞行员身体不适造成的操作失误；
3、降低了对舰载机飞行员的要求，降低了培训舰载机飞行员的难度，可以在短时间内快速增加舰载机飞行员的数量，解决了阻拦索降落中舰载机飞行员严重缺编的问题，并可使舰载机在夜间降落的难度大大降低，因而，可以快速地在短时间内获得具备全天候作战的能力；
4、避免了阻拦索降落时可能发生的脱钩现象，大大增加了着舰的成功率和效率。因此，运用此装置后，舰载机在着舰时不再需要准备复飞的程序。舰载机只要以不低于失速的速度降落即可，着舰速度大大降低。着舰速度的降低也就意味着着舰时，飞行员和战机不需承受巨大的加速度，留给飞行员调整的时间就会相应延长，可以大大地降低事故率；
5、应用范围很广，此装置可以将陆地机场降落跑道缩短至300米左右，可以应用在不具备大面积平地的小机场，以及飞机降落条件恶劣的地区。
附图说明
图1为舰载机进入缓冲履带前结构示意图。
图2为舰载机进入缓冲履带中结构示意图。
图3为舰载机驶出缓冲履带后结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1-3所示，一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其中包括以下步骤：
(a)首先在航母甲板1上、舰载机着舰的适当滑翔区域内设置一个可做机械转动的缓冲履带2；
(b)舰载机开始降落之前，使缓冲履带2开始转动，且缓冲履带2转动速度接近于舰载机的降落速度，缓冲履带2转动方向与舰载机着舰运动方向相反；
(c)舰载机刚着舰并在甲板上滑行，准备进入缓冲履带区域；
(d)舰载机进入缓冲履带区域后，然后开始在缓冲履带2上做减速运动，同时缓冲履带(2)与舰载机同步做相向减速运动，使得其速度始终与舰载机接近；
(e)最终舰载机以极小可控的速度驶出缓冲履带2，完成减速过程，并最终在甲板上完成降落。
所述步骤(a)中，所述缓冲履带2上表面高度与甲板高度一致。
所述步骤(d)中，舰载机进入缓冲履带区域后，舰载机与航母甲板的相对运动速度很小，从而增大舰载机在着陆时所允许的滑跑跑道路程，并最终借由起落架轮胎与履带之间的滚动摩擦阻力以及轮轴自身的摩擦力，完成舰载机的降落过程。
具体的降落过程如下：
1、舰载机开始降落之前，使缓冲履带开始转动并令其转动速度接近于舰载机的降落速度；
2、舰载机刚着舰并在甲板上滑行，准备进入缓冲履带区域，如图1所示；
3、随后开始在缓冲履带上做减速运动，如图2所示，此时舰载机相对于航母甲板的相对运动速度很小，因而可以近似认为舰载机相对于甲板是静止的；
4、缓冲带也开始做减速运动，使得其速度始终与舰载机接近；
5、最终舰载机以极小可控的速度驶出缓冲履带区域，完成减速过程，并最终在甲板上完成降落，如图3所示。
Claims (3)
1.一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其特征在于：包括以下步骤：
(a)首先在航母甲板(1)上、舰载机着舰的适当滑翔区域内设置一个可做机械转动的缓冲履带(2)；
(b)舰载机开始降落之前，使缓冲履带(2)开始转动，且缓冲履带(2)转动速度接近于舰载机的降落速度，缓冲履带(2)转动方向与舰载机着舰运动方向相反；
(c)舰载机刚着舰并在甲板上滑行，准备进入缓冲履带区域；
(d)舰载机进入缓冲履带区域后，然后开始在缓冲履带(2)上做减速运动，同时缓冲履带(2)与舰载机同步做相向减速运动，使得其速度始终与舰载机接近；
(e)最终舰载机以极小可控的速度驶出缓冲履带(2)，完成减速过程，并最终在甲板上完成降落。
2.根据权利要求1所述的一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其特征在于：所述步骤(a)中，所述缓冲履带(2)上表面高度与甲板高度一致。
3.根据权利要求1所述的一种应用于航母舰载机的新型着舰方法，其特征在于：所述步骤(d)中，舰载机进入缓冲履带区域后，舰载机与航母甲板的相对运动速度很小，从而增大舰载机在着陆时所允许的滑跑跑道长度，并最终借由起落架轮胎与履带之间的滚动摩擦阻力以及轮轴自身的摩擦力，完成舰载机的降落过程。
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