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解读|如何缩短战机着陆距离?战机降落有哪些途径和方法?

华夏经纬网 > 军事 > 兵器大观 > 空战      2021-09-24 09:02:04

  前不久,有消息称,美国洛克希德·马丁公司获得一份价值6200万美元的订单——为一部分出口的F-35战机安装减速伞系统,强化战机在恶劣条件下着陆能力。

  早期,螺旋桨战机飞行速度慢、着陆距离短,对降落条件要求并不高,即便在航母上降落,100多米长的甲板也够了。进入喷气式时代,战机飞行速度节节攀升,着陆距离相应增加,降落难度也有所提升。

  如何缩短战机着陆距离?战机降落有哪些途径和方法?舰载机又如何在航母甲板上降落?请看解读。

  战机降落减速妙招多

  ■侯知健 沈业宏 王 姣  

以色列空军F-15战机降落时打开减速板。资料照片

  空中减速

  机体变形增阻扰流

  战机降落时,我们看到机背上方会竖起一块方形板。

  这块方形板有何作用?

  二战时期,轰炸机需要从高空以大角度俯冲投弹,时速超过300千米。以这么快的速度冲向地面,飞行员很难操纵战机改变方向,更别提精确瞄准目标了。于是,飞机设计师萌生出一个想法:在战机上安装减速板,增大空气阻力。

  那么,减速板应该安装在哪个部位呢?

  一开始,减速板安装位置五花八门——机翼两侧、机身背部、机腹下方……德国“斯图卡”轰炸机将减速板安装在机翼下方,如同向外伸出的“衣架”。然而,这一设计影响战机气动外形,导致机动性能下降。

  综合考虑外形结构、重量分布、飞行姿态等因素,设计师得出结论:将减速板安装在机身背部更为可靠。

  为什么有时候我们看不到减速板的身影呢?

  为避免破坏气动外形,减速板被嵌入机身背部,与机体表面融为一体。战机俯冲飞行时,飞行员按下开关键使机体变形,减速板弹起形成一定角度,增大迎风面积,起到增阻扰流作用。

  然而,减速板体积较大,占用战机不小空间,如果能找到替代装置是更好选择。

  随着航空新技术和新理念诞生,设计师决定改变机体布局,通过飞行控制系统(简称飞控系统)操纵鸭翼、垂尾和襟翼等部位变形,取代传统减速板。

  别看这个小小变化,战机降落时,有了飞控系统控制,空中减速难题迎刃而解。比如,苏-35S战机取消减速板结构,成功“瘦身”100多公斤,节省的机体空间被用于增加油箱,续航能力大大提升。

  地面制动

  开伞刹车双重保险

  战机触地后,飞控系统的减速功能会逐渐消失。此时,减速伞系统开始大显身手。

  减速伞系统由主伞、引导伞和伞袋组成。经过打包,该系统放置在机尾伞舱内。战机触地时,飞行员按下按钮打开伞舱门,引导伞率先弹出,并拽出伞袋。随即,主伞迅速张开,拖拽战机实现减速,最终自动抛落。

  有抛伞就有叠伞。每使用一次减速伞,都需要捡取、折叠和打包,过程耗时费力。

  难道没有其他方法代替减速伞么?

  当然有。

  我们知道,遇到突发交通情况,汽车驾驶员通过松油门、踩脚刹实现短距离刹车。战机也有类似功能——机轮刹车系统。

  机轮刹车系统启动后,旋转盘与定盘相互推压,阻止机轮滚动,机轮与地面剧烈摩擦产生阻力,实现制动刹车。

  众所周知,航空领域的应用材料需要经受高压、高温等多重考验。机轮刹车系统,也不例外。战机制动负荷远高于汽车,刹车部件的重量和体积也有着严格要求。

  过去,机轮刹车系统常因温度过高而不堪重负,失去制动能力。随着航空材料迭代升级,采用碳纤维材料的机轮刹车系统可以承受2000℃的高温,制动能力显著提升。

  那么,既然有了机轮刹车系统,为什么还要采用减速伞系统呢?

  事实上,机轮刹车系统并不是万能的。高温条件下,机轮刹车系统会发热;高寒条件下,机轮刹车系统会打滑,减速效果都会大打折扣,而减速伞系统不会受到环境因素影响。

  与可回收利用的减速伞系统相比,机轮刹车系统造价高、损耗快、维修难。为节约军费开支,不少国家空军选择将两种系统配合使用。

  甲板降落

  刀尖起舞步步惊心

  茫茫大洋,航母犹如一叶扁舟,舰载机飞行员要想在甲板上安全降落,犹如在刀尖上舞蹈,每一步都惊心动魄。

  相比长达千米的机场跑道,航母甲板长度约为300米,可用距离只有100多米,战机时速高达300千米。短距离高速降落,对飞行员飞行技术、身心素质都是严峻考验。

  为保证舰载机安全降落,设计师巧妙地设计出阻拦索和防冲网,为飞行员保驾护航。

  1911年,美国飞行员尤金·伊利驾驶400多公斤重的战机,首次在宾夕法尼亚号巡洋舰上降落。降落过程中,尤金将甲板看作一个移动坐标原点,不断调整战机飞行姿态,控制飞行轨迹。

  战机准确进入降落航线,接触甲板一瞬间,准确钩住甲板上的阻拦索,数秒钟后,战机稳稳地停靠在甲板上。此时,阻拦索自动与战机分离,回到初始状态。

  倘若战机未能钩住阻拦索,那该怎么办?

  这时候,防冲网派上用场,将没有钩住阻拦索的战机“一网打尽”。

  阻拦索占用空间小,工作方式比较“温柔”,战机尾钩只需钩住阻拦索,就能稳稳停住,对战机不会造成任何损坏。相反,防冲网占用空间大,阻拦方式不是拉住而是挡住,战机会一头撞入网中。随着喷气式战机诞生,阻拦索成为战机主要减速手段,防冲网逐渐被时代所淘汰。

  早期,航母使用的是液压阻拦系统,阻拦索常因过载而断裂,需要定期保养更换。即便如此,因阻拦索断裂引发故障的数量仍占到系统总故障的80%以上。2003年,美国海军华盛顿号航母阻拦索发生断裂,导致1架F-18战机坠海;2016年,俄罗斯库兹涅佐夫号航母曾两次出现战机拉断阻拦索的事故。

  为进一步提升战机着舰安全系数,有的军工企业研制出新型电磁阻拦系统——通过测量拉力数值,将信号迅速传至中央集中控制器,自动启动相应程序,防止阻拦索因过载而断裂。当不同类型战机降落时,航母工作人员只需按下相应按钮,一切问题都由电磁阻拦系统自动搞定。这好比称重,磅秤需要人工更换秤砣,而电子秤只需要调整测算模式,即可算出准确数据。

文章来源:中国军网-解放军报
责任编辑:唐诗絮
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