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第9章 航母纵横谈(5)

飞行甲板的航空作业和主要航空设配置

飞行甲板的航空作业

在飞行甲板E进行的航空作业主要有飞机的飞行前和再次起飞前准备,起飞,回收着舰,飞行后检测维护,飞机在飞行甲板上的升降、调运和停放、系留以及飞行甲板的安全保障等。

舰载机的起降方式和起降设施

飞行甲板上飞柳起降设施的配置视飞机起降方式的不同而异。早期航母搭载的都是飞行速度较低的螺旋桨飞机,采用自由起飞、阻拦着舰的起降方式。因而这一时期航母的飞行甲板不配设弹射器,而阻拦装置也仅为两端悬挂重物的阻拦索。随着飞机重量和速度的增大以及待飞机群需占用飞行甲板的部分长度,为使飞机能以满负荷的最大起飞重量状态在长度有限的起飞跑道上安全起飞,人们开始着手研制各种类型的弹射器。但在二战中真正具有实用价值并被广泛采用的只有液压弹射器。相应地,简陋的重锤式阻拦装置也被液压式的阻拦索和应急阻拦网所代替。应急阻拦网只在待降飞机技术状态不佳、不能借助阻拦索进行正常阻拦着舰,或是飞机油料短缺、失去复飞能力的情况下张设、使用。这个时期航母上舰载机的起降方式已演变为弹射起飞、阻拦着舰,又称常规起降,以英文缩写CTOL表示。

随着喷气式飞机的出现,舰载机的最大飞行速度迅速突破螺旋桨飞机约700千米/时的水平,至20世纪50年代前后,舰载机的最大飞行速度已经超过1000千米/时,接着又突破声障,甚至超过两倍声速,液压弹射器提供的弹射能量已不能满足喷气式舰载机弹射起飞的需求,遂被弹射能量更大的蒸汽弹射器所取代。从1955年服役的“福莱斯特”级首舰开始,美国大型航母都配设MK7型液压阻拦装置,有MK7-1、MK7-2、MK7-3等三型,后者吸收着舰飞机动能的能力更强。另外,这一时期也发展了多型吸收飞机动能能力更强的液压阻拦装置。

20世纪60年代,英国成功研制了喷气式的“鹞”式短距/垂直起降飞机,并派生了其舰载型一“海鹞”战斗机。 “无敌”级轻型航母搭载的“海鹞”飞机,采用滑跃起飞(短距起飞)/垂直着舰的起降方式。相应地,在航母飞行甲板前端设置具有上翘曲面、起飞角为7度或12度的滑跃甲板。

20世纪70年代,苏联研制的“基辅”级中型航母搭载“雅克”-38型飞机,采用垂直起降方式,英文缩写为VTOL。采用这_起降方式的航母,不必设置弹射器、阻拦装置、滑跃甲板等起降设施,但飞行甲板上的每个起降圈处的甲板面上都要相应地采取耐受喷气流高温的技术措施。俄罗斯唯—在役的中型航母“库兹涅佐夫”号,搭载推重比高达1.1的苏一27K重型战斗机,该机采用滑跃起飞/阻拦着舰的起降方式,英文缩写为STOAL(也有用STOBAR表示的)。该舰飞行甲板前部设置起飞角为14度的滑跃甲板,着舰跑道设有液压阻拦装置。

目视和电视助降设施

为了最大限度地降低舰载机着舰事故率,保证采用阻拦着舰方式的飞机能够正确地沿预定的空中下滑坡道安全着舰,从20世纪50年代中期开始,在航母飞行甲板中部左舷舷侧设置了面向舰尾的目视助降装置。早期为反射镜助降装置,因其在使用中存在诸多问题,后被菲涅耳透镜光学助降装置所取代(俄罗斯航母配置的光学助降装置不是菲涅耳透镜式的,但其功能与菲涅耳透镜式相当)。此外,为使飞行员在驾机下滑着舰过程中能够清晰地观察到航母飞行甲板和着舰跑道的边界、位置以及有关目视指令和信息,飞行甲板上还没置有一整套助降灯光没施,如飞行甲板边界灯、着舰跑道两侧和前后端边界灯、着舰跑道中心线灯、着舰区状态灯、安全停机线灯等。同时,还在飞行甲板上标绘出相应的标志线。为使航母能随时掌握下滑着舰飞机的飞行航迹、姿态以及钩索和制动冲跑状况,在着舰跑道预定着舰点区域及岛式上层建筑内侧还设有电视摄像装置。

飞行甲板还设有用于飞机起飞作业的灯光和电视设施。

飞行前准备作业和设施

包括向舰载机提供直流电源和中频电源;进行机体和发动机、机载特种设备、雷达和无线电设备的检测,并视需要补充氮气、氧气、滑油、液压油;加注航空燃油(现代舰载机均使用喷气燃料,即航空煤油;而早期的螺旋桨飞机则使用航空汽油);装载机载武器、弹药。为保证在严寒、酷暑条件下处于战斗值班状态舰载机的电子设备和已在机上就位的值班飞行员具有适宜的温度环境,舰上需向飞机座舱和值班飞行员的飞行服供给空调气体。飞行前还要进行舰、机间导航系统的航向对准。相应地,飞行甲板上应具备向舰载机供电,加油,装载机载武器、弹药,供给各种流体的设施,并提供相关的信息接口,如航向对准信启接口等。

舰载机升降调运作业和设施

舰载机在飞行甲板与机库之间的升降调运借助飞机升降机。早期和现代轻型航母上均配设舷内升降机,以避免飞机在升降调运过程中遭受海浪拍击而受损。而大中型航母由于干舷较高,均采用舷侧升降机,以避免飞机升降调运时影响飞行甲板上的航空作业,从而有利于提高航母的航空作业效能。

舰载机在飞行甲板上的平面调运、系留作业和设施平面调运方式有两种:一是借助具有自行能力的牵引车,二是借助飞机自身发动机在低工况(内燃机的运行状态称为工况,不同的转速和扭矩对应着不同的运行状态,低工况即低速运行状态,此时扭力是最大的。)下的驱动力。飞机完成飞行前准备后驶向起飞线或待飞区以及飞机安全着舰后驶离着舰跑道,都是依靠自身的动力。为保证飞机在飞行甲板上的停放和系留,在飞行甲板上设置数量众多的埋入式系留座,并借助系留索具将舰载机系留固定在飞行甲板上的规定位置。

飞行甲板上的安全设施

为避免风浪条件下飞机在牵引调运过程中发生滑动而酿成事故,飞行甲板表面涂有_层摩擦系数大、对机轮磨捌、抗冲击性能好的防滑涂料。

为保证航空作业期间飞行甲板上作业人员不被强劲的甲板风吹出舷外而落水,在飞行甲板周边配设有可收放的安全网,平时处于竖立状态,进行航空作业时放倒。

为保证飞机安全起降,布置在飞行甲板两舷的所有鞭状天线均应放倒。

飞行甲板匕还配备有用于扑灭油类火灾和一般火灾的灭火系统,以及搬运或起吊失事飞机的起重装置,在航母的右舷舷侧配设有用于起吊失事落水飞机的吊杆。美国的大型航母匕还配设有具有自行能力的失事吊车,用来将飞行甲板上的失事飞机从航空作业区移走,使飞行甲板恢复到正常的作业状态。

飞行甲板的构型和布局

二战结束前的直通平甲板式飞行甲板

自20世纪初叶航母问世直至二战结束,航母飞行甲板的构型均采用直通平甲板形式。在进行起飞作业时,飞行甲板前部为起飞区,后部为停机区;在进行回收着舰作业时,飞行甲板后部为着舰区,前部为停机区。岛式上层建筑位于飞行甲板右舷中部区域。飞行甲板上还设置有2~3座舷内飞机升降机,但美国吨位较大的航母,如3万吨级的“埃塞克斯”级,飞行甲板中部的飞机升降机采用舷侧升降机,这样的配置对飞行甲板上的航空作业有利。在飞行甲板着舰区沿纵向设置若干道横跨飞行甲板宽度方向的阻拦索。早期航母没有配设弹射器,二战中的航母在飞行甲板前部设置两座液压弹射器,但不设喷气偏流板。

二战后航母飞行甲板的重大变革

通过二战血与火的洗礼,航母作为海战核心和主力的地位得到了充分的肯定,但也暴露出直通式飞行甲板存在的问题:—是飞机的起飞和着舰不能同时进行,严重影响航母作战效能的发挥;二是不能为着舰飞机提供安全复飞的条件,一旦飞机着舰失败,势必冲撞前方停放的飞机导致机毁人亡,并引发航母火灾、爆炸的严重事故;三是由于飞机在着舰过程中不易掌握正确的下滑飞行航线(下滑坡道),无论是下滑坡道太低还是太高,都将酿成重大飞行事故。为解决以上问题,二战后航母飞行甲板的构型和航空设施配置发生了重大变革。在构型方面将直通式飞行甲板改变为带有斜角甲板的飞行甲板,解决了不能同时进行起飞、着舰作业和飞机着舰失败不能复飞两个重大问题。

1952年5月,经进坞改装后的美国“安提坦”号航母成为世界上第—艘设置有斜角甲板的航母。

在航空设施配置方面,在航母飞行甲板中部左舷舷侧设置了目视助降装置,引导飞行员驾机沿正确的下滑坡道成功着舰,从而大大降低了飞机着舰事故率。此外,用弹射能量更大的蒸汽弹射器取代液压弹射器。

美国大型航母均配设4座(飞行甲板前部和斜角甲板前部各两座)弹射器,法国中型航母则配设两座(飞行甲板前部和斜角甲板前部各1座),每座弹射器后方均设置喷气偏流板,以保护其后方的飞机、人员免遭正处于起飞状态的飞机喷射的高温喷气流的侵害。在着舰跑道上理论着舰点前后共设置液压式的阻拦索4道(法国“戴高乐”号中型航母为3道),阻拦网1道。关于飞机升降机的配置,在美国大型航母上均配设4座舷侧飞机升降机,其中右舷3座分设于岛式匕层建筑的前、后方,左舷l座,从“小鹰”级航母起均设置于飞行甲板后部左舷,着舰跑道外侧,并成为美国航母的标准布局形式。法国“戴高乐”号航母则配设两座,均在右舷。岛式上层建筑仍位于飞行甲板右舷,尺度(特别是长度)有缩小的趋势。整个飞行甲板划分为起飞区、着舰区、停机区三大区域。

配设有滑跃甲板的直通式飞行甲板

20世纪60年代,英国搭载“海鹞”STOVL飞机的“无敌”级轻型航母的飞行甲板设计成前部设有滑跃甲板的直通式飞行甲板形式, “海鹞”飞机借助具有上翘曲面的滑跃甲板实现短距起飞,并以垂直降落方式着舰,从而免去了体积和重量庞大、构造复杂、价格昂贵的弹射器以及阻拦装置。两座飞机升降机仍采用舷内升降机形式。实践证明,这样的舰载机选型以及飞行甲板的构型和航空设施配置方案,对于吨位小、尺度小、空间紧凑的轻型航母而言,是十分适配和合理的。这样的配置方案也为意大利、西功牙和泰国的轻型航母所采用。

别具一格的俄罗斯航母的飞行甲板

苏联海军于1975一1987年问先后建成的4艘“基辅”级中型航母,在上甲板的前部和中部右舷的岛式上层建筑上,配置了大量的舰载武器。该级航母搭载“雅克”一38型垂直起降飞机,因而舰匕不设弹射器、阻拦装置和滑跃甲板,在上甲板的左舷部分设置一条与舰中线面约成4度外张角、形似斜角甲板的飞机起降区,其余部分为停机区。俄罗斯唯一在役的中型航母“库兹涅佐夫”号,搭载苏27K型STOAL战斗机。飞行甲板前部设置滑跃甲板,有滑跃起飞跑道3条(两短—长),每条起飞跑道的起飞线处均配设制动装置,起飞线后方均配设喷气偏流板。飞行甲板配设有斜角甲板,着舰跑道设有4道阻拦索和l道应急阻拦网。岛式匕层建筑和目视助降装置的配置与布局类似于美国大型航母。两座眩测飞机升降机分设于飞行甲板右舷岛式上层建筑的前、后方。整个飞行甲板同样划分为起飞区、着舰区、停机区三大区域。

新世纪航母飞行甲板展望

在世纪之交,美、英、法、印、意等国都在探索研究新型航母方案,目要求在战技性能、作战能力、新技术应用等方面都要较之本国现役航母更胜一筹。特别是美国的CVN21大型核动力航母和英、法研制的约6万吨的中型非核动力航母(采用综合电力推进)的飞行甲板方案都有较大的变革和创新。

美国CVN21航母的飞行甲板

20世纪90年代以来,美国曾对当时称CVX的新航母提出过多个设想方案,其中使人感到面目一新的如双斜角甲板方案。该方案在飞行甲板的左右舷对称地配设两个斜角甲板,并相应地设置了两条着舰跑道,飞机采用阻拦着舰方式;4座弹射器除设置于飞行甲板前部的两座夕卜,其余两座分别设置于两舷斜角甲板的前部;小型岛式上层建筑设置于两条着舰跑道之间、舰中线面的一侧。还有一个双体航母方案。该方案飞行甲板布局的最大特点是,在飞行甲板前部并列设置的4座弹射器中,有3座弹射器的前方均设有向上翘起的滑跃甲板,使起飞的飞机兼从弹射、滑跃两种起飞方式中获益。此外,在两条呈外张式的着舰跑道,飞机亦采用阻拦着舰方式。该方案小型岛式上层建筑的配置方式类似于前述方案。以上两个方案均未被美国海军所接受。

美国最新的CVN21航母设想方案搭载F-35联合攻击/战斗机,采用常规起降方式。

飞行甲板构型和基本布局都与“尼米兹”级相似。其主要创新在于: (1)采用电磁弹射和阻拦系统。电磁弹射器具有弹射能量大、弹射能量可调整范围宽、能量利用率高、反应时间快、工作陛能稳定、结构简单、可靠性好、维护方便、重量轻、占用舰上空间小等诸多优点,并可大量减少操作人员。新型阻拦装置的优点在于可缩短阻拦制动飞机的距离,减小飞机机体所受的应力,实现软回收;可减少对人员、重量、空间、维护方面的要求。 (2)岛式上层建筑小型化,并移至飞行甲板后部右舷,使飞行甲板航空作业区连成一片,有利于提高舰面航空作业效能。 (3)舷侧飞机升降机从4座减为3座,其中右舷的两座设置在飞行甲板中部右舷。减少l座飞机升降机使飞行甲板总体布局更趋简洁,对舰面航空作业有利。 (4)以配有固定式平板天线的多功能相控阵雷达取代现役航母上的多部带旋转天线的单—功能雷达。

另有报道,新航母将为飞行甲板增设若干个地勤服务站(注:这个名称系根据其功能暂取,尚待斟酌),飞机着舰后依靠自身动力行驶到地勤服务站旁,接受供电、加油、机载武器的装载以及各种电子信息服务,然后自行驶往待飞区待命。其中,加油作业可借助机动加油车实现服务站内的航空燃油系统接口与飞机上的受油接口的连接并实施加油;机载武器装载将使用自动化程度更高的装载设备,以减轻舰员劳动强度和减少操作人员。这—数量上与机群出动规模相适应的若干个地勤服务站的设置,将使舰载机群再次出动的准备时间大大缩短,使航母的航空作业效能和作战能力获得进一步提高,同时还避免了临时从舰上引向飞机的电缆、油管在甲板面匕纵横交错,影响其他地勤作业。

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