| 中美彈射型航母甲板運作對比(上) |
| 送交者: 2025年09月25日14:42:19 於 [世界遊戲論壇] 發送悄悄話 |
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剛寫完幾篇雜誌約稿正開始接着寫閱兵,昨天一覺醒來就被電彈的視頻刷屏了,好多讀者催快寫航母啊,我只好問到底是先寫航母還是先寫閱兵啊,回答出奇的一致,當然是航母電彈。好吧,軍迷果然都是大豬蹄子!
不過說實話我並沒有太興奮,沒像朋友圈很多朋友那樣舉杯相慶。並不是官方公布視頻了才能證明“福建”艦能夠電磁彈射和阻攔降落,殲-35都參加閱兵了,“福建”艦已經去渤海進行過8次海試,第9次跨戰區都去南海進行科研訓練了,艦載機上艦測試是鐵板釘釘的事。沒有這麼多懷疑論,如此嚴肅的巨型系統工程有眾多節點要一步步完成,沒必要為了滿足軍迷的胃口做什麼測試都馬上發朋友圈匯報。這次官媒公布視頻就是一個儀式感,喜當然喜,但遠沒有93閱兵之前忽然看到艦載激光武器真身和東風-61這個型號那般震驚。 好多讀者和朋友發了各種視頻給我看(生怕我看不到?),然後問了很多問題,這是什麼,那在幹啥?其實大部分答案我之前寫過的航母運作文章里都有(參見細說航母(1)- 甲板運作(中)、細說航母(1)- 甲板運作(下):回收流程),當然是美國航母的例子,但超級航母甲板運作的基本原理和流程是共通的,美國花費大半個世紀年積累起來的寶貴經驗沒有不借鑑的道理(世界上第一艘超級航母“福萊斯特”號是1955年10月1日入役的,正好70年前)。 終於有時間仔細看了新華社的完整版視頻(長8分51秒)。我不太興奮,但很感興趣,感興趣的是中國海軍第一艘彈射型航母的起降流程細節,再來比較一下中美航母運作的異同。 畫面1(0:02 - 視頻中的時間)
開場“福建”艦在一個陽光明媚的日子裡航行在一片碧綠色的海面上(應該是在渤海),波瀾不興。從艦島的影子看拍攝時間在10點到14點之間(據認為是在3月份,從後面艦員穿着的厚重衣服也基本確定這個季節),向東航行。注意幾乎沒有艦艏浪,尾跡也很淡,航速可能不超過5節。右舷前部一片白色的浪花是舷側排水激起的,應該是在沖洗錨鏈艙,顯示“福建”艦可能剛起錨開動不久。
> 不是海員,對艏艉浪和航速的關係不是很清楚,正好找到一份二戰時期的潛艇識別手冊
> 對比去年5月海試時海上狂飆狀態的艦艏浪 此時前甲板彈射器後面只有殲-35和空警-600,殲-15T停放在後甲板上。 畫面2(0:09)
第二個畫面殲-15T已經停在了1號彈射器的位置,座艙蓋打開有機務人員在座艙里;殲-35在2號彈射器後,空警-600還在後方,三架飛機都用系留索固定在甲板上,沒進入彈射狀態,周圍也有很多艦員。殲-15T和空警-600把機翼摺疊起來,殲-35則沒有,可能因為甲板很空,升降機面積也大,就沒必要摺疊了。 三架飛機密集停放,說明它們早已完成了各自的首次彈射起降,已經進入聯合測試或者訓練狀態。單一機型首次上艦起落時通常會把甲板清空(至少半個甲板),以將任何隱患降低到最小程度。
> 2017年7月28日,“福特”號在入役後6天進行了首次電磁阻攔着艦和電磁彈射起飛測試,2者間隔1小時27分,飛行員為駕駛VX-23測試與評估中隊F/A-18F的斯特拉克少校(僅他一人,後座是空着的),可以看到“福特”號甲板上空空如也。 畫面3(0:12)
畫面一轉兩架戰鬥機都不見了,整個前甲板空空蕩蕩只剩下一架空警-600和1、2號彈射器之間的一輛牽引車。空警-600已經停在2號彈射器後方,螺旋槳在高速運作,機輪沒有系留索固定,正在自動展開機翼,已經進入彈射程序。這個場景和前一個畫面是不同時間拍攝的,空警-600的首次彈射測試應該就是這種樣子。 甲板右側樹立着一根杆子,這就是美國航母上的“貝爾納普杆”,正對航海艦橋的位置,其作用就是給後方艦橋上的操艦官兵一個固定而且醒目的參照點,以免不規則的甲板邊沿造成空間方向的判斷錯誤,防止低能見度的夜間或惡劣氣象條件下偏離航線和護航艦隻相撞。1號彈射器末端甲板上有兩條白色的對齊標線,用於標示對齊彈射器滑塊時艦載機前輪的位置。 畫面4(0:40)
7103號機依靠自己的動力從後甲板滑行到前甲板起飛位置,艦島前方系留着7106號機。除非是發射故障失去動力或者非運作時間重新布置停機位置,航母起降和甲板調度時艦載機都依靠自己的動力滑行而不用牽引車,以加快甲板運作速度,減少對艦上設施的依賴,減輕艦員工作強度。 這是一個很難得的尾部特寫鏡頭,清晰地展示了空警-600的垂尾結構。和下圖E-2C相比,雖然都是4片垂尾,而且其中3片安裝了複雜的兩片式方向舵以便更精確地調整航向,但細節有很多不同之處。
空警-600平尾上反角很小,兩片外側垂尾上長下短(降落時垂尾底部不能刮蹭甲板),兩片內側垂尾的弦長較窄但高度大(垂尾採用透波材料且頂部不能超過雷達罩以免遮擋雷達波),右內側垂尾為固定翼面。E-2C相反,平尾上反角度大,兩片外側垂尾上短下長,兩片內側垂直高度不足,所以翼面較寬,左內側垂尾為固定翼面,右內側垂尾方向舵向前延伸呈倒L字型。比較這兩種構型,空警-600的設計更合理,因為平尾上反角大更靠近雷達罩,相互間的氣動干擾就更大,垂尾上半部分高度不足得加寬以保證翼面積,內側垂尾方向舵結構更複雜。 至於為什麼兩種飛機都只安裝3組方向舵而不是4片垂尾上都裝,而且位置相反,是因為內側垂尾上的方向舵主要不用於控制航向,而是為了抵消同向旋轉的2具螺旋槳產生的偏航扭矩,所以只需設置在一側就能滿足要求。E-2螺旋槳為逆時針旋轉,方向舵在左側,空警-600螺旋槳為順時針旋轉,方向舵在右側。 因為雷達罩的存在,艦載預警機的機翼無法向上摺疊(雅克44除外),所以採用向後反轉90度摺疊的形式。這種摺疊方式是格魯曼發明的並擁有專利,名叫Sto-Wing,最早應用在二戰的F4F-4“野貓”艦載戰鬥機上,不過到現在專利應該早就過期失效了。
> 機翼摺疊和展開狀態的英國皇家海軍野貓戰鬥機 畫面5(0:46)
從艦艏方向看滑行中的7103號機,艦島後側可以看到第3架7104號機,這裡是美國航母通常停放預警機的位置。加上前面的7106號機,此時甲板上只有3架空警-600,說明是在進行空警-600的起降作業專項測試。可以看到空警-600螺旋槳轉動的方向(朝槳葉的“刀刃”方向轉)是順時針,下圖E-2C是逆時針。
左上角集成桅杆上部“寶蓮燈”座被塗成了黑色,之前海試歸來被發現蒸汽輪機排煙熏黑了桅杆為人詬病,所以乾脆塗黑,這也是很多海軍的慣例,不過這樣一來燈座上的8塊大小板磚就顯得尤為醒目。 艦島前停着一台巨大的吊車,在美國航母上它叫CVCC移動式搶救吊車,在整個甲板航空運作過程中都必須保持怠速運轉,隨時準備投入飛機搶修調運。
> 2005年2月4日,航行在波斯灣的“杜魯門”號進行飛機搶救訓練,綽號Tilly的CVCC吊起一架模擬墜毀飛機的SH-60F(艦載機里屬它最便宜,用於訓練不心疼) 畫面6(0:53)
7103號機緩緩滑向2號彈射器末端,側面有兩位白馬甲單膝蹲在甲板上,前面一人右手由上往下擺動數次,示意減速。
> 美國航母飛機引導員的動作類似但是站姿用雙手
下一個鏡頭7103號機已經停住,2名黃馬甲起飛引導員站在機頭前,面對幾米外兩具高速旋轉的巨大螺旋槳真是泰山壓頂而面不改色!前面一人雙手張開指示飛行員展開機翼。機頭前面可以看見彈射器滑塊已經就位,前輪旁邊就是對齊標線,它們實際上是焊在甲板上的凸起鋼條。
> 美國航母飛機引導員動作相同 上面那個貼近甲板的鏡頭拍攝自半埋式的彈射控制室,美國航母上稱為ICCS集成彈射控制站,內部安裝有彈射器的控制系統,用於根據每架飛機的起飛重量設置彈射器參數並啟動彈射。
“福建”艦和福特級一樣設有兩座,一座在1、2號彈射器末端之間,另一座在左舷中部助降鏡之後,不同的是“福建”艦的舷側控制室只負責3號彈射器,福特級則負責舷側3、4號彈射器。尼米茲級兩處除了ICCS還各有一個開敞式的彈射控制面板,供晴天式露天控制彈射器(參見圖說閩漁18號(上))。 畫面7(1:15)
準備起飛的7103號機旁邊圍着穿各色馬甲的工作人員,顏色代表的工種如下: 紅色 - 彈藥和消防人員 綠色 - 起降作業人員 紫色 - 油料人員(和美國海軍相同) 藍色 - 調運與保障人員 黃色 - 指揮引導人員 白色 - 着艦指揮與安全人員 棕色 - 機務人員(和美國海軍相同) 上圖最前面2名黃馬甲是彈射指揮員(央視記者解說叫起飛助理),綠馬甲是彈射操作員,蹲在前起落架旁的是安全檢查員。最引人注目的是左邊這位綠馬甲,他手裡拿着的是重量顯示器,向飛行員顯示起飛重量(畫面中反拿重量數據面向他自己)。讀數似乎是032,單位為噸?如果是這個重量的話就有點誇張了,E-2D最大起飛重量是26噸。 飛行員在登機前需掌握起飛重量、載油量、載彈量等信息,在彈射器再次核對確認,如果重量不準確就需要打手勢或者夜間用手電筒通知這位綠馬甲調整顯示器上的重量數值。
飛行員舉大拇指確認重量後,綠馬甲邊跑向彈射控制室,邊把重量指示器翻轉朝前,蹲下向彈射控制室內的彈射指揮官和彈射面板操作員顯示重量數據並由後者確認。彈射指揮官和彈射操作員分別根據這個重量以及機型、甲板風、氣溫等多項變量獨立計算彈射器設定並相互驗證,最後確定電磁彈射器的輸出功率。這對成功彈射至關重要,輸出功率不足飛機將墜入海中,輸出功率過大則會對機體結構造成損傷。
> 2007年5月17日,“杜魯門”號的一位重量牌操作員向ICCS操作員顯示即將彈射的E-2C起飛重量:47000磅,即21.3噸,美國航母用的重量牌是純機械式的,通過旋鈕調整數值,“福建”艦採用的是液晶屏,尺寸和重量都有所減小。 畫面8(1:21)
前起落架艙底下,3名機務人員將彈射用的限位杆安裝到起落架後面的接頭上。限位器和起落架支柱前面的牽引杆配合使用,當飛機繼續向前滑動到位時,牽引杆掛上彈射器滑塊並蓄力,限位杆後端將卡入甲板上的限位器,從而拉住飛機。當電磁彈射器功率上升超過限位杆內部閉鎖機構的拉力閾值時,限位杆內部的鈎子被推出解鎖,限位杆從起落架支柱上脫落,猶如射箭時鬆手釋放弓弦,飛機在滑塊的拖動下彈射出去。這就是現在普遍採用的前輪牽引式彈射原理,也是由格魯曼公司開發的。
白馬甲打手勢指揮飛機向前移動,當牽引杆越過彈射滑塊前部之後會下落到彈射器表面,然後滑塊前移讓牽引杆前端卡入凹槽,完成掛鈎。紅馬甲是安全員,從後面跑到前面觀察確認前後掛鈎成功。當滑塊將牽引杆張緊時,前起落架支柱將被縮短一段距離,機身下沉;彈射脫鈎後支柱向上反彈伸長,將賦予飛機一定的仰角幫助升空。
> 進行地面彈射測試的F-35C前輪結構,不同機型採用不同顏色的限位杆加以區分。牽引杆前端塗有指示性的黑漆,當掛入黑色彈射滑塊前端的凹槽時,底部的弧度和彈射滑塊頂部形狀相同,如果連接後露出了下面的白漆說明掛鈎位置不正確,我們的牽引杆上沒看到這個簡單但實用的設計。 一個有趣的細節,所有馬甲背後都有一個洞,是專門供背後的隊友握持的,航母高速航行時甲板風可以高達30節以上就是時速55公里,在螺旋槳艦載機旁邊風速更大(可以聽到此時視頻中的噪音有多大),兩個人相互倚靠支撐會穩定得多,背心上的洞正好提供抓手,美國航母背心也有這個洞。 畫面9(1:36)
彈射控制室內,彈射指揮官(穿深藍色軍官制服)向航空艦橋匯報:“彈射器準備完畢。”
旁邊的彈射面板操作員(黃馬甲)通過對講機向全體參與彈射的人員發出指令:“二號位最後準備。”旁邊一人匯報:“負載好,裝置好。”(疑似,聽得不太清楚)
航空艦橋上一位女上尉下令:“二號位允許起飛。”
甲板上白馬甲安全觀察員以側身蹲踞的姿勢舉起大拇指示意準備完畢,前面兩位黃馬甲是起飛助手,前面一人單手指向前方打出“走起”手勢,示意啟動彈射器。
和美國彈射軍官半蹲的“開火”姿勢相比,我們的起飛助手採用全蹲且後腿膝蓋着地,支撐面積大,身體更穩固。
> 美式彈射指令包含站立舉手和下蹲點地再前伸2個部分,而且後面一個動作允許自由發揮。 畫面10(1:57)
7103號機開始彈射,限位杆已經脫落留在甲板上。左側是升起狀態的彈射控制站,從後面的視頻看裡面有5個人。它和福特級一樣採用頂蓋一體化設計,無需尼米茲級上那種複雜的雙門開閉結構,直接把蓋板頂在控制站頂上一起升降。可以看到彈射器兩側有2名白馬甲安全觀察員負責檢查各個氣動面和起落架、發動機等部件是否有異常情況,2名起飛助手負責根據海況、甲板起伏指揮彈射,這4人都做出各自的手勢。 比較一下空警-600和E-2C的彈射起飛,兩者的升空軌跡有所不同。
以空警-600雷達罩頂部中心為基點連線,疊加的連續畫面呈現出一條非常平滑的上升曲線,在機輪離開甲板後沒有出現掉高度的現象。
以E-2C頂部的CEC天線座為基點連線,在飛越甲板前端時飛機明顯有一個下跌的動作,主輪高度幾乎和甲板平行,然後再向右側偏轉爬升,顯得較吃力。看了好幾個E-2彈射的視頻基本都是這樣。
> 2021年2月24日,“尼米茲”號彈射起飛一架E-2C 另外還可以注意一下電彈和蒸彈的不同結構,蒸彈因為最前端安裝有水力剎車系統以截停高速運行的活塞,滑塊行程終點距離甲板前端還有幾米的距離(參見彈射器的奧秘 - 細說航母(7))。而電彈依靠逆向的電磁加速剎車,無需任何水力與蒸汽設備,彈射器一直延伸到甲板前端,對甲板長度的利用率更高。
在視頻中“福建”艦的彈射滑塊停在距離艦艏約10米處,空警-600的後輪也是在這個位置離開甲板的,也就是說彈射器的行程都沒用完,還有很大的餘量。而尼米茲級的滑塊停在了彈射器端頭,E-2C再向前滑行了幾米到甲板端頭才堪堪升空。當然E-2是正常戰備執勤,滿油且搭載5名機組,空警-600在試飛階段輕載,可能只有2名飛行員,不過這仍然顯示出電彈的巨大潛力。
> 白馬甲在檢查主起落架 之後是7106號機起飛,過程相同就不累述了。機身上的紅線標示的是螺旋槳槳盤的位置,以向甲板人員提醒危險區域。航母飛行甲板在運作時可是個一點都不好玩的地方,充斥着巨大的噪音、猛烈的氣流、橫飛的阻攔索、各種油料的氣味、堆積的彈藥,只有嚴格按照規程行動才能保證安全。 畫面11(2:50)
7103號機着艦的駕駛艙視角,已經接近航母艦艉,可以看到“福建”艦的航速不高,天氣也非常好,海面上幾乎沒有風浪。這說明空警-600的低速性能很好,不需要很大的甲板風就能着艦。此時飛行員的注意力分配是①助降鏡 → ②跑道中線 → ③座艙攻角指示器 → ①,不斷循環。
> 順利鈎住2號阻攔索
(視頻的順序有點亂,把這3張圖提前講)黃馬甲是尾鈎觀察員,他站在觸艦點附近,高舉雙手示意掛鈎成功。如果發生脫鈎或者阻攔索被拉斷等意外情況,他可以在最近距離內觀察到並發出報警手勢,左側LSO平台上的着艦信號官將立即發出復飛信號,飛行員打開加力拉起飛機。
順利掛鈎飛機被拉停後,阻攔操作員會操縱阻攔機將阻攔索略微回縮,拖動飛機倒退一小段距離,這個過程中尾鈎和阻攔索被緩緩放置在甲板上,飛機繼續後退令兩者分離。
這位綠馬甲是脫鈎員,他在降落跑道末端觀察阻攔索是否自動脫離尾鈎。如果已經脫離,將向站在飛機前面的阻攔引導員打手勢,後者通知飛行員抬起尾鈎並剎車,完全停穩後鬆開剎車駛離着艦區。如果尾鈎沒有和阻攔索分離,脫鈎員需要發出信號重複倒拉飛機的動作直到完成分離,隨後可以向阻攔操作員發出回縮阻攔索的信號(參見細說航母(1)- 甲板運作(下):回收流程)。 可以看到空警-600後艙頂部的逃生口是關閉的,機體上只有一個小尺寸的舷窗,而E-2有3個舷窗。
> 2024年7月15日,“卡爾·文森”號準備彈射起飛一架E-2D,一位機組從逃生口伸出手示意準備完畢。 按照美國海軍的規程,E-2起降時逃生口都必須處於開啟狀態,以便發生意外飛機迫降海面時機艙內的操作員可以從這裡儘快離機,因為預警機機組都沒有配備彈射座椅,而駕駛艙頂部有兩扇可開啟的逃生天窗。這也是從二戰一直保留下來的傳統和經驗,當時的螺旋槳艦載機飛行員在起降時都打開座艙蓋。目前還不直到空警-600是否也有這樣的要求,沒有開啟逃生口可能是因為沒有搭載後艙的雷達操作員。
> 1944年從“本寧頓”號航母起飛的F6F-5,飛行員打開着座艙蓋
有朋友問這兩個綠馬甲手裡拿的是什麼?這兩位脫鈎員拿的是復位杆,在尾鈎和阻攔索分離後他們就要衝上去,用復位杆幫助自動回縮的阻攔索跨越甲板上的眾多障礙物迅速回到原位,縮短着艦準備間隔,迎接下一架飛機着艦。這項工作看上去枯燥乏味,這根鋼管焊制的杆子也沒有任何技術含量,卻對提高艦載機回收速度起到關鍵作用。
> 2015年9月12日,一架F/A-18F在“里根”號降落後脫鈎員將阻攔索推回原位,此時超級大黃蜂已經開始摺疊機翼 才看了1/3視頻已經寫了6千多字,後面還有殲-35和殲-15T,還是分開寫吧,是上下兩篇還是上中下三篇現在還不知道,寫到哪算哪 免責聲明 |
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