舰载机:震撼滑跃出征,惊险20秒着舰

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  2012年11月26日,新华社、中央电视台等媒体报道了25日国产歼-15“飞鲨”舰载机,首次完成在“辽宁号”航母上成功着舰训练,标志着航母训练取得真正意义上的阶段性成果。舰载机在航母上起降,历来被认为是航母形成战斗力的重要标志,之所以引人关注,主要在于只有舰载机在航母上实现自由起降,航母才能成为真正意义上的“海上霸主”。
  航母的作战能力主要通过舰载机来实现,因此保证舰载机的安全起降便构成了航母作战训练的主要内容。由于航母本身就是一个庞大复杂的系统,舰载机起降系统又是航母系统中最复杂的系统之一,因此舰载机的安全高效起降便成为航母战斗力形成的关键。
  怎样在短距离甲板上起飞?
  舰载机是航母的作战利器,除了飞机本身担负作战任务以外,还必须要解决两个重要问题,即舰载机既要飞得起来,又能回得去。在喷气时代,飞机的速度、重量不断加大,滑跑起飞距离也相对延长,尽管大型航母的飞行甲板已经超过300米,中型航母的飞行甲板大都在200多米左右,但仍难以满足重型舰载机的常规起飞要求。因此,设计师们绞尽脑汁谋求舰载机的最佳起降方式。
  目前,舰载机的起降方式主要有三种:一是依靠自身动力垂直起降,主要是中小型航空母舰采用这种方式。二是借助舰首斜板滑跃起飞,被中小型航母和军舰广泛采用,后也被应用到大型航母。三是借助辅助设备弹射起飞,主要应用于大型航母。由于辅助弹射系统技术复杂,所以许多国家的航母都采用斜板滑跃起飞方式。前苏联设计“库兹涅佐夫”号大型航母时,在舰艏配置了向上翘起的飞行甲板,从而构建出世界上第一艘不装弹射器而采用滑跃方式解决常规喷气式战斗机在航母上起飞问题的航空母舰。
  滑跃式起飞,就是利用飞行甲板终端的一块上翘12°左右的斜板,在飞机离舰前的一瞬间,为其提供一个向上的动量,以避免飞机在达到维持平飞的速度之前,出现过多的下沉。这种起飞方式需要飞机发动机具有很大的推重比,要求在短时间、短距离内推动飞机达到起飞速度,进而滑跃升空。
  舰载机在起飞前,发动机喷出的高速、高温、高压气体对周围的人员、设备及后面待起飞的飞机都会产生较大的影响,为此,在滑跃甲板的一端专门设计了偏流板,其作用就是将这些高温燃气尾流向舷外或向上引导,对甲板、人员、设备起保护作用。偏流板有独特的液压冷却系统,能在较短时间内迅速支起、放下、冷却,从而提高舰载机起降作业的效率。
  舰载机起飞时,有严格的起飞流程,仅起飞动作流程就有65个,每个流程环环相扣,不能出现任何差错。
  在航母甲板上有穿着“七彩服”的官兵,他们通过颜色加动作传递信息操纵特种装置。紫色代表燃油补给战位;红色代表着危险和安全管控;绿色代表起降和飞机维修战位;蓝色代表吊运和供气保障战位;白色代表安全、医务、政工战位和临时上舰人员;黄色代表指挥类战位;棕色代表机务。
  当战位工作人员双臂上举,食指上指,做圆周运动,传递的指令是偏流板升起;向上伸出拇指,是向飞行员报告各项检查完毕,一切正常。
  身着红色飞行服的飞行员,头靠座椅后枕,抬起右手行礼,则表示已准备好可以起飞。
  飞行助理下蹲屈身,右手臂迅速上扬,是示意放下止动轮挡和偏流板,飞机起飞。因其姿势非常酷,所以迅即成为“航母Style”在网络流行。
  但由于没有助推导轨的牵引,飞机在起飞时受侧风影响较大,容易导致飞机跑偏,甚至直接坠海。因此,滑跃起飞对天气条件要求比较苛刻。
  怎样凯旋飞回来?
  舰载机起飞本不容易,可是舰载机着舰却更难。在人们的印象中航母都是很庞大的,可是当飞行员从舰载机上往下看时,航母就像是漂浮在海面上的一片树叶,而舰载机必须要设法落在这片漂移起伏“树叶”狭窄的甲板上,其难度和风险可想而知。
  歼-15“飞鲨”的第一次着舰,从陆上基地起飞到在航母上降落,整个过程30多分钟,然而很少有人知道,决定其成败最关键环节不过20秒。这20秒,从舰载机进入航线、对准降落中线开始,到最后战机尾钩咬住阻拦索为止,被专业人士称为“惊险20秒”!这20秒,曾经吞噬了众多顶级飞行员。在喷气时代,为了探索高速战机在航母上起降,运用现代航母历时最久的美国就曾付出了巨大的代价,有近十分之一的飞行员因着舰阶段的各种特情发生坠机事故。
  早期的舰载机着舰,由于设备简单,主要依靠飞行员个人超人的胆略和高超的驾驶技术来完成。但随着装备日益复杂,仅凭飞行员的勇敢也难免忙中出错,造成着舰事故。因此,设置航母的助降系统便成了保障安全着舰的关键。
  最早的助降系统是由助降信号灯、信号旗和着舰引导官、飞行控制官等组成的。后来,英国海军发明了反射式光学助降系统和“菲涅尔”透镜光学助降系统,大大提高了引导舰载机着舰的精确度和准确率。不久,法国人在“菲涅尔”透镜光学助降系统的基础上,又发展出了远程可视激光光学助降镜系统。该系统由反射式激光助降镜、激光测距跟踪器、电视摄像机、红外摄像机等组成。激光光束的强度大、可视距离远,采用不同颜色激光光束的助降镜系统,可为舰载机飞行员提供更为直观、精确的指示,解决了舰载机在恶劣气象条件下的安全着舰问题。随着航天技术的发展,美国人把用于航天的高精度雷达、电子计算机、遥测导航、微波通信、微电子等技术也应用到航空母舰上,开发出了全天候电子助降系统。这样不论白天黑夜还是雨天雾天,舰载机都能够以几十秒钟的间隔不断地降落到狭窄的航母甲板上,实现全天候盲降。
  尽管如此,舰载机着舰被称为是“刀尖上的舞蹈”。相对于陆基跑道来说,航母的着舰区仅有陆基跑道的1/10~1/15左右,而且陆基是固定的,航母是运行中起伏摇晃,飞行员在降落的时候不但要确定飞机的姿态,还要确定航母的姿态,以便能够在甲板上准确降落,这无疑给飞行员造成很大的心理压力。如,舰载机在着舰时,遇到航母摇晃的话,就可能使飞行员在甲板上升期和下降期造成判断误差,这样着舰尾钩就可能没钩住拦阻索,容易导致着舰失败。据美国海军舰载机着舰飞行训练的统计数据,在安全着舰、着舰复飞、逃逸复飞和撞击甲板这四种状况排名,复飞发生的概率最大,达到40%~50%,占到一半左右。舰载机着舰的难度由此可见一斑。   与陆基着陆最大的差别是,舰载机在着舰时不能像陆基飞机那样收油门,而是要将发动机功率保持在85%~90%,以便在着舰失败后能立即复飞。通常飞行员会在飞机“触舰”前一刻,将油门一推到底,当判断尾钩钩住拦阻索后,才将油门收回。如果着舰失败,飞行员则将油门推到最大,迅速提升发动机的推力,在几秒钟内完成复飞,升至400米高度上重新进行回旋飞行,等待再次下达着舰许可,直至成功着舰。
  出现战损或故障怎么办?
  在舰载机遇到战损或故障时,为确保飞行员的生命安全,通常采用复飞和应急拦阻迫降等补救措施。如果舰载机在着舰过程中,因落点不准或尾钩没有钩住拦阻索,为防止飞机冲入大海,飞行员必须果断复飞。现代超声速舰载机对发动机的加速性的要求非常高:遇到紧急情况发动机必须在4秒钟时间内,由中等推力加速到起飞推力。与陆基飞机着陆相反,舰载机降落时不但不能收油门,还要给足油门。为保险起见,一般规定,下滑着舰的飞机的发动机功率要设置在额定功率的85%~90%,并在“着舰”前将油门一推到底。这样才能保证飞机在着舰出现意外时迅速复飞。
  如果遇到飞机发动机或机载系统出现故障、油料不足、飞机损伤或尾钩放不下来、以及起落架放不下来等严重问题,就不是复飞能够解决的了,这就需要启动应急拦阻迫降系统,全力保证飞行员的安全。当发生故障的舰载机被引导至着舰区降落,并撞入拦阻网内后,舰上的抢救、灭火、疏散等工作应迅速地展开,其要旨是确保舰载机机组成员的生命安全。
  另外,舰载机在返航降落方面有一条与陆基飞机完全不同的规定:通常陆基飞机如果发生故障或出现特情,在空中的所有飞机都要为它“让路”,以保证故障的飞机能够尽快安全着陆。而当舰载机着陆时出现故障或问题,这就意味着它失去了优先着舰权,它只能飞到航母附近的空域待命,等到其它的舰载机回收完毕,才能降落。否则的话,一旦带故障的飞机着舰不成功,毁坏了甲板上的设施,那滞留在空中的其它完好的舰载机就无法着舰了。
  如果舰载机发生危及飞行安全的故障,而又支撑不了多久,难以等到其它舰载机全部返回航母,在这种情况下,故障飞机驾驶员只有被迫采取最后一招,选择在临近航母编队的水域,弃机跳伞,等待舰载直升机的救援。
  安全着舰的关键
  超强能力的飞行员
  舰载机飞行员需要具备超强的能力素质,这是由舰载机这一复杂系统的特殊要求所决定的。首先是要有超强的心理素质,因为除了参加战斗任务外,舰载机飞行员在起降过程中还要承受巨大的心理压力;其次是要有高超的驾驶技术,因为舰载机起降过程要比陆基飞机复杂得多,不允许有任何差错,而且还要随时做好复飞和逃生准备;再就是强健身体素质,无论是在舰上还是在空中,对舰载机飞行员的身体都有特殊要求,不然就很难胜任。
  另外,在提高舰载机飞行员的素质上,主要还是在严格选拔和训练方面做文章。以美军为例,培养一名合格的空军飞行员,大约要在航校飞行200小时,而训练出一名海军航母舰载机飞行员,则至少需要飞行300小时以上。最后,学员只有自己驾机在航空母舰上独立完成10次标准的起飞和着舰动作,才能取得舰载机飞行员的资格。
  据了解,我国首批选拔舰载机飞行员的某些条件甚为严苛,堪比航天员。其年龄要求在35岁以下,至少飞过5个机种,飞行时间1000小时以上,其中三代战机飞行时间500小时以上,并且多次参加过军兵种联合演习等重大任务。我国舰载机的着舰试验,是在从未经过着舰带训的情况下,一次着舰获得成功,凸现了首批舰载机飞行员超强的能力和素质。
  精准指挥的着舰指挥官
  着舰指挥官LSO,是向舰载机飞行员发出操纵指令,引导下滑道上的飞机安全着舰的军官。以前LSO双手各持一枚短桨片似的指挥牌引导飞机着舰,故被称为“短桨手”。通常,LSO在位于航母着舰区后部左舷的LSO平台上,依据高速相机所拍摄的实时图像及相应参数,通过无线电及灯光等多种手段对舰载机飞行员发出相应着舰指令。
  舰载机着舰是一个极为复杂的过程,必须依靠飞行员与LSO相互间的绝对信任。由于着舰是在航母的航行中,在涌浪的作用下,飞行甲板可能会出现前、后、左、右、上、下六个方向摆动,同时风向、风速复杂多变,不规则的气流会造成下滑飞机侧偏,而舰载机飞行员却无法完全感知现场环境,因此LSO必须根据现场实况,及时发出精准指令,引导飞行员修正航线、调整下滑姿态,保证舰载机准确着舰。如果发现着舰失败,要立即发出复飞指令,让飞行员立即复飞,这一切必须在几秒钟内完成。因此,着舰指挥系统被誉为是航母舰载机部队的“灵魂”。
  拥有航母的美、俄、英、法等西方发达国家,非常重视着舰指挥官的选拔培养,一般都是从成熟的舰载战斗机飞行员中选拔培养。候选人的飞行技术必须过硬,而且令舰载机飞行员钦佩和信服,同时还必须具备优秀的指挥组织能力,并对飞机的性能、飞行状态、飞行员的技术特点和性格秉性等都十分了解,这样他才具备指挥舰载机着舰的基本能力和条件。
  我国第一代LSO的选拔培养只能从零开始,由于没有舰载机飞行员,只好从经验丰富的试飞员中选拔产生。通过摸着石头过河,在实践中历练,特别是经过数千次指挥舰载机着舰航行模拟训练,已经具备了实际操作的指挥经验。在“辽宁号”航母最近的一次海试训练中,试飞着舰的所有舰载机在LSO的精准指挥下,均一次着舰成功。显示出我国首批LSO超强的指挥能力。
  可靠的拦阻设施
  舰载机准确着舰仅仅是第一步,由于舰载机加着油门着舰速度很大,着舰后的瞬间降速又是一个突出问题,这是保证安全着陆的关键。目前,大型航母上采用的主要减速装置是“拦阻索”。舰载机在下滑降落前,要先放下起落架和位于机身尾部的着舰钩,飞机着舰时,用尾钩钩挂住橫在甲板上的4~6根拦阻索中的任何一根即可,由于拦阻索两端与甲板下的两个液压阻尼缓冲器相连,该装置可以在短时间内将拦阻索传来的着舰飞机的动能吸收掉,以使舰载机的速度在2秒钟内从200千米/小时~300千米/小时降至零。
  着舰不成可复飞。但这只是一种补救措施,并不是随时都可用的。如果遇到飞机发动机或机载系统出现问题、飞机损伤或尾钩放不下来等故障,舰载机飞行员则要立即与飞行控制官、着舰指挥官取得联系,按指令采取相应措施。如通过空中加油等方式,飞机仍无法抵达最近的陆地机场实施迫降,为确保舰载机飞行员的生命安全,可采用应急的办法:拦阻迫降,即采用拦阻网的方式迫降。这种应急措施对飞机会造成部分损伤,因此,只能把它作为营救飞行员的一种手段。
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