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现役航空母舰,舰载机起飞技术

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发表于 2017-8-18 08:22:17 | 只看该作者 回帖奖励 | 倒序浏览 | 阅读模式
本帖最后由 面壁深功 于 2017-8-18 08:23 编辑* n6 U9 {8 O P. G& Z

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目前,世界各国海军航空母舰舰载机起飞方式主要有弹射起飞、滑跃起飞和垂直/短距起飞三种。弹射起飞是利用飞行甲板上布置的弹射装置,在一定行程内对舰载机施加推力,使其达到离舰起飞速度;滑跃起飞是利用航空母舰艏部的上翘甲板,在舰载机发动机大推力下实现起飞;垂直/短距起飞是利用舰载机发动机的推力矢量实现起飞,由于采用垂直/短距起降的飞机携载量和航程难以满足作战需要,因此这种起飞方式目前用得较少。

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一、蒸汽弹射技术发展及优缺点分析
1 发展概况
蒸汽式弹射装置是为克服以前弹射器功率低,无法在较短距离内弹射喷气式舰载机而研制出的一种弹射装置,也是各国现役航母上使用的唯一一种弹射装置。目前,美国、俄罗斯、法国、英国、印度、西班牙、意大利、巴西、泰国等9个国家拥有的航母中,美国“尼米兹”级航空母舰10艘、法国“夏尔·戴高乐”号航空母舰和巴西“圣保罗”号航母(原型是1963年服役的法国“克莱蒙梭”级“福熙”号航空母舰)等均采用蒸汽式弹射起飞方式。
世界上第一部航母蒸汽弹射装置由英国海军于1951年研制,采用拖索式弹射方式。1964年,美国海军又成功研制了首轮拖曳式蒸汽弹射装置,这种弹射装置是在飞机的首轮支架上安装拖曳杆,把首轮直接挂在往复拖板上,弹射时由往复车拖板直接拉着飞机的首轮加速弹射起飞。与拖索式蒸汽弹射装置相比,既减少了挂拖索和回收拖索的8~10名工作人员,也缩短了飞机起飞的时间间隔,每次仅需30~45秒钟就可弹射1架飞机,大幅提高了飞机起飞作业效率。此后,为满足起飞重量和速度更大的喷气式舰载机的装舰需求,美国又相继研制了C-13-0、C-13-1、C-13-2等型蒸汽弹射装置,并装备在现役的12艘航空母舰上,各型弹射装置的性能参数见表1。此外,法国海军“夏尔·戴高乐”号航空母舰也装备了2部美制C-13-3型蒸汽弹射器,与美国海军“尼米兹”级航母采用的C-13-2型弹射器相比,其轨道长度缩短为75米,可将20吨的飞机加速到288千米/小时。
2. 蒸汽弹射起飞方式的优点
蒸汽弹射装置具有能量大、加速性好等显著优点,可在几十米的距离内,将舰载机从静止加速到离舰速度(约200~300千米/小时),因此这种起飞方式与滑跃式起飞方式相比,对舰载机的要求不高,可起飞歼击机、攻击机、电子战飞机,以及E-2C“鹰眼”预警机等推重比不高的固定翼舰载机。此外,蒸汽弹射起飞大幅缩短了舰载机的起飞时间间隔,能够满足实战要求,如“尼米兹”级航母上配备的C-13-2型弹射器,每分钟可弹射起飞两架舰载机。
3. 蒸汽弹射起飞方式的缺点
蒸汽弹射方式的主要缺点包括:系统结构十分复杂、密封要求高,在技术实现上存在较大难度,目前仅有美、英等军事强国掌握该项技术;由于蒸汽弹射器不能进行精细控制,故在需要较低能量的范围内使用时受到限制,无法弹射小而轻的飞行器(如无人机);蒸汽弹射装置的能耗高,弹射1架飞机,大约需要消耗1吨淡水;蒸汽弹射装置占据空间大,如美国“尼米兹”级航母使用4部蒸汽弹射器,每部重700吨,体积为570立方米,影响了其它武器装备的配置。
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二、滑跃起飞技术发展及优缺点分析

1 发展概况
滑跃起飞是利用飞行甲板终端的一块上翘的斜板,在飞机离舰前为其提供一个向上的动量,以避免舰载机在达到维持平飞的速度之前出现过多的下沉。
美国是最早研究航母舰载机滑跃起飞技术的国家,曾在20世纪50年代为航空母舰设计过一种微翘斜板并进行了相关试验,但由于蒸汽弹射器满足了喷气式舰载机的起飞需要,美国海军未对该项技术做进一步的研究。此后不久,英国为降低“海鹞”垂直/短距起降型舰载机的燃油消耗、增大航程、增加载弹量、提高作战效能,与西班牙合作开展了滑跃起飞技术的研究,并从20世纪70年代末期,逐步将滑跃起飞技术应用到“皇家方舟”号、“无敌”号和“阿斯图里亚亲王”号航空母舰。此外,购买了“鹞/海鹞”垂直/短距起降型舰载机的意大利和印度也分别在“加里波第”号和“维拉特”号航空母舰的舰艏增设了滑跃式甲板。
与英国、西班牙等国为适应垂直/短距起降型舰载机而发展滑跃起飞技术不同的是,俄罗斯在发展“库兹涅佐夫”号航空母舰时曾考虑采用蒸汽弹射装置,但是,一方面由于西方媒体不断宣扬舰载机滑跃起飞的优越性,影响了俄罗斯航空母舰设计方案的确定,另一方面“苏-27”舰载机发动机的两个吊舱突出在机身下,若在两个吊舱上安装弹射钩,需大幅加强吊舱结构,若在两个吊舱间安装,则会影响此处挂载弹药或副油箱,因此,俄罗斯最终放弃了蒸汽弹射器技术,在“库兹涅佐夫”号航空母舰的舰艏配置了滑跃式飞行甲板,再加上“苏-27”和“苏-25”等舰载机具有较大的推重比,使得俄罗斯成为世界上第一个滑跃起飞常规喷气式战斗机的国家。
采用滑跃起飞方式的航空母舰飞行甲板分为平直段和上翘段两部分,在平直段和上翘段之间采用均匀的弧形曲面进行过渡。对于不同的航空母舰,滑跃式起飞甲板与水平面之间的角度也存在一定的差别。目前,各国现役航空母舰滑跃式起飞甲板的仰角一般为12度,如俄罗斯“库兹涅佐夫”号、西班牙“阿斯图里亚亲王”号、泰国“查里克·纳鲁艾博特”号、印度“维拉特”号、英国“无敌”级“无敌”号和“皇家方舟”号航空母舰,而意大利“加里波第”号航空母舰的滑跃式起飞甲板仰角为6.5度,英国“无敌”级“卓越”号航空母舰在1994年进行现代化改装时,则将滑跃式起飞甲板仰角增加到13度。
2 .滑跃起飞方式的优点
在起飞重量和推重比相同的情况下,采用滑跃起飞方式,与常规的水平增速滑跑起飞方式相比,可大幅缩短滑跑距离,如“苏-27”滑跃起飞所需滑跑距离仅为常规起飞方式的3/10左右。而且,在航空母舰上采用滑跃起飞方式,飞机的出动频率不受蒸汽弹射器功率和故障的影响,具有操作简单、安全性好等优点,并有助于简化航空母舰的设计、降低造价、节省训练和维修费用,因此,俄、英、意、西、印等国的中小型航空母舰普遍采用了舰载机滑跃起飞方式。
3 .滑跃起飞方式的缺点
滑跃起飞方式存在许多缺点:(1)由于斜角甲板存在曲率,飞机在滑跃起飞过程中,起落架和机体的瞬间载荷及扭矩会大幅增加,需要加强舰载机相关受力部件的耐冲击设计;(2)滑跃起飞的跑道距离较长(除垂直/短距起降飞机外),如“库兹涅佐夫”号航空母舰左舷起飞跑道总长约206米;(3)推重比不高的固定翼舰载机(如预警机、反潜机等),无法采用滑跃起飞,影响了航空母舰的综合作战能力;(4)滑跃起飞对舰载机的发动机推力要求较高,舰载机起飞时发动机必须开加力,燃油消耗大,在一定程度上影响舰载机的航程和滞空时间;(5)滑跃起飞需要有较大面积的“干净”甲板,造成航空母舰上层甲板停机位的减少,使得大部分舰载机必须停放在机库内。

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楼主 | 发表于 2017-8-18 08:42:55 | 只看该作者
另外,航母3已经采用了更为先进的电磁弹射技术。这可算是可以同米国竞相同步发展的黑科技。
3#
发表于 2017-8-18 09:38:29 | 只看该作者
期待中国的电磁弹射早日实现
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发表于 2017-8-18 13:58:22 | 只看该作者
滑跃起飞出动率比弹射起飞要低不少,出动率在战时就是战斗力。* b, ~- s7 P2 p4 a" K
滑跃起飞时,战机的载重受很大影响,载弹量和载油量都得降低,尤其是作战半径会降很多,这一点太吃亏了。像歼15,采用滑跃起飞,其战力大概只有满载起飞的七成左右。
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