舰载战斗机在航空母舰上的起降难度远远超过陆基战斗机在陆地机场起降,固定翼舰载预警机在航母上降落,比舰载战斗机还要难得多!在航母上成功降落将是空警-600研制试验中一项重大的技术挑战!
目前最大的核动力航母甲板长度仅300多米,实际用于着舰长度仅200米左右,且甲板因海浪作三自由度运动,舰尾处存在公鸡尾、紊流等不确定因素,舰载机进场着舰有很大难度和风险。飞行员校正飞行轨迹时间仅二十几秒,舰载机80%的事故发生在着舰过程中。着舰过程需要精确控制航迹,保持合适的速度、稳定的姿态和准确的对舰位置,在预定着舰点啮合,才能实现安全拦阻着舰。国外研究的较多,以美国和日本为首的一些国家的航空母舰/舰载机已应用于实战中,有几十年的实践经验,与发达国家相比我国在这一领域存在很大差距,处于探索研制阶段,尤其是对舰载运输类飞机着舰难度研究更少。空警-600的研制和试飞给了我们在这一领域追赶世界先进水平的良机。
由于固定翼预警机的翼展比舰载战斗机大得多,因此必须严格执行降落时对中策略以防止发生降落事故具体看,空警-600着舰到底难在哪儿?作为舰载运输类飞机,空警-600存在固有特点,进场着舰相对舰载战斗机难度更大。主要表现在以下几个方面:1) 翼展大,着舰对中要求高;2) 滑流对飞机气动特性影响严重;3) 动力装置油门响应慢;4) 飞行操纵品质要求差异;5) 单发失效时操纵难度大;6) 进场速度;7) 未安装平视显示器。
一、固定翼舰载预警机宽度大而航母甲板窄
航空母舰由于空间的固有限制,着舰区跑道宽度有限,要求飞机自触舰直至拦阻停止或逃逸过程,不能超出停机安全线范围。“福特”号航母着舰区跑道宽度为26米左右,对于一般战斗机来说,其翼展相对于跑道宽度有十几米的余量,如F/A-18E/F翼展11.43米,有16米余量。E-2D翼展达24.6米,仅有1.4米的余量,因此对着舰时的对中要求更高。空警-600体量与E-2D接近相似,因此翼展也达到20米级,对于国产航母而言,着舰区跑道宽度也仅为20来米,仅比空警-600预警机的翼展略宽,因此需要高度精准的对中要求。
着舰下滑阶段的对中操纵通常利用坡度进行修正,需要飞机具备较强的横滚操纵效能。空警-600、E-2D预警机这样的采用大展弦比平直翼运输类布局形式飞机注定了其横滚操纵能力不如舰载战斗机,因而更进一步加重了成功着舰的难度。
二、发动机和飞机气动特性导致降落难度大
与舰载战斗机相比,空警-600预警机采用两台螺旋桨发动机,由于螺旋桨拖出的高速螺旋状滑流对机翼和尾翼的影响,及螺旋桨本身的直接力作用,使飞机气动特性出现较强的非线性,增加发动机功率焦点后移,减小发动机功率焦点前移。存在大拉力系数大、襟翼偏度下纵向静稳定性问题,以及由此引起的升降舵对纵向稳定性影响、速度稳定性问题。
飞机飞行过程中,发动机油门的操作将直接影响飞机的气动特性,操纵发动机油门将导致纵、横航向三轴耦合操纵,增加操纵难度; 又由于空警-600预警机和大多数螺旋桨飞机一样,左右发动机螺旋桨可能是同向旋转,螺旋桨滑流对飞机左右两侧影响差异很大,飞机气动特性左右具有较强的非对称特性,飞机进场着舰过程中,相对战斗机,驾驶员操纵负担较重,尤其是在较大功率状态,动力的综合影响增加了飞机操纵难度。
三、固定翼预警机油门响应慢,影响降落操纵
舰载飞机在进场、复飞以及逃逸阶段,采用反区操纵技术,大/小油门响应直接关系到飞机调整轨迹偏差的能力,发动机油门响应慢会加重着舰下滑阶段的轨迹时飞行员的操纵负担,增加了着舰难度。
资料表明当油门输入后应在2秒左右内使飞机加速度达到要求的纵向加速度值的90%。在整个下滑道中,始终要达到这个要求。现在世界上列装的第四代舰载战斗机比如“超级大黄蜂”F/A-18E/F发动机采用全权数字电子控制,按风扇转速和核心机压比调节发动机工作,有优异的发动机响应,较好的大小油门加速特性,变化为±0.120g。譬如美国海军的固定翼舰载预警机E-2D动力装置由螺旋桨和发动机两部分组成,需桨叶角和燃油调节2 个独立执行机构,分别调节螺旋桨的桨叶角和发动机燃油供应量,控制要求高,发动机工作状态较多,控制目标和控制要求也不尽相同。小油门减速度为0.106g,空警-600同样采用涡桨发动机,其油门响应速度肯定比不上歼-15、F/A-18这样的舰载战斗机,因此难度更大。
四、飞行操纵品质差异
飞行操纵品质差异,KJ-600、E-2D这样的固定翼舰载预警机功重比为0.3左右,飞机加速能力差,而舰载战斗机如F /A-18E /F 推重比多在0.7~0.9左右。E-2D飞机作为运输类舰载飞机法向设计过载3.0 g,KJ-600预计与其相当,着舰要求高,机动能力弱,操纵能力差,增加了着舰难度。而舰载战斗类飞机法向设计过载一般大于7.0 g。舰载战斗机“超级大黄蜂”和“先进鹰眼”E-2D的飞行性能大不相同,“先进鹰眼”的降落性能远不如E-2D
五、固定翼预警机单发失效时操纵难度大
单发失效时操纵难度大,单发失效时飞机应能保持直线飞行,并能维持零偏航或不大于5°的倾斜角。单发失效最严重状态应是起飞( 逃逸复飞) 爬升状态,该状态发动机拉力大,舵面的气动力小。固定翼舰载预警机要求具备单发着舰和单发复飞的能力。与舰载战斗机相比,固定翼舰载预警机出现单发失效后,不仅有拉力不对称产生的不利偏航,还有两翼升力不对称带来的不利滚转,甚至连升降舵和方向舵效率也会受到影响,因此操纵难度更大。
六、进场速度低
进场速度直接影响舰载飞机着舰成功率,速度太大,飞行员和系统的响应时间太短,速度太小,飞机容易失速。舰载战斗机的进场速度明显高于舰载预警机,如F /A-18E /F为232千米/小时,E-2D 预警机仅有191千米/小时,副翼、升降舵和方向舵操纵效率低,增加了下滑道轨迹和姿态保持能力难度。
七、没有平视显示器可能也是一大缺点
固定翼舰载预警机宽度大而航母甲板窄航空母舰由于空间的固有限制,着舰区跑道宽度有限,要求飞机自触舰直至拦阻停止或逃逸过程,不能超出停机安全线范围。“福特”号航母着舰区跑道宽度为26米左右,对于一般战斗机来说,其翼展相对于跑道宽度有十几米的余量,如F/A-18E/F翼展11.43米,有16米余量。E-2D翼展达24.6米,仅有1.4米的余量,因此对着舰时的对中要求更高。
空警-600体量与E-2D接近相似,因此翼展也达到20米级,对于国产航母而言,着舰区跑道宽度也仅为20来米,仅比空警-600预警机的翼展略宽,因此需要高度精准的对中要求。着舰下滑阶段的对中操纵通常利用坡度进行修正,需要飞机具备较强的横滚操纵效能。空警-600、E-2D预警机这样的采用大展弦比平直翼运输类布局形式飞机注定了其横滚操纵能力不如舰载战斗机,因而更进一步加重了成功着舰的难度。发动机和飞机气动特性导致降落难度大与舰载战斗机相比,空警-600预警机采用两台螺旋桨发动机,由于螺旋桨拖出的高速螺旋状滑流对机翼和尾翼的影响,及螺旋桨本身的直接力作用,使飞机气动特性出现较强的非线性,增加发动机功率焦点后移,减小发动机功率焦点前移。存在大拉力系数大、襟翼偏度下纵向静稳定性问题,以及由此引起的升降舵对纵向稳定性影响、速度稳定性问题。飞机飞行过程中,发动机油门的操作将直接影响飞机的气动特性,操纵发动机油门将导致纵、横航向三轴耦合操纵,增加操纵难度; 又由于空警-600预警机和大多数螺旋桨飞机一样,左右发动机螺旋桨可能是同向旋转,螺旋桨滑流对飞机左右两侧影响差异很大,飞机气动特性左右具有较强的非对称特性,飞机进场着舰过程中,相对战斗机,驾驶员操纵负担较重,尤其是在较大功率状态,动力的综合影响增加了飞机操纵难度。固定翼预警机油门响应慢,影响降落操纵舰载飞机在进场、复飞以及逃逸阶段,采用反区操纵技术,大/小油门响应直接关系到飞机调整轨迹偏差的能力,发动机油门响应慢会加重着舰下滑阶段的轨迹时飞行员的操纵负担,增加了着舰难度。
资料表明当油门输入后应在2秒左右内使飞机加速度达到要求的纵向加速度值的90%。在整个下滑道中,始终要达到这个要求。现在世界上列装的第四代舰载战斗机比如“超级大黄蜂”F/A-18E/F发动机采用全权数字电子控制,按风扇转速和核心机压比调节发动机工作,有优异的发动机响应,较好的大小油门加速特性,变化为±0.120g。譬如美国海军的固定翼舰载预警机E-2D动力装置由螺旋桨和发动机两部分组成,需桨叶角和燃油调节2 个独立执行机构,分别调节螺旋桨的桨叶角和发动机燃油供应量,控制要求高,发动机工作状态较多,控制目标和控制要求也不尽相同。小油门减速度为0.106g,空警-600同样采用涡桨发动机,其油门响应速度肯定比不上歼-15、F/A-18这样的舰载战斗机,因此难度更大。飞行操纵品质差异飞行操纵品质差异,KJ-600、E-2D这样的固定翼舰载预警机功重比为0.3左右,飞机加速能力差,而舰载战斗机如F /A-18E /F 推重比多在0.7~0.9左右。E-2D飞机作为运输类舰载飞机法向设计过载3.0 g,KJ-600预计与其相当,着舰要求高,机动能力弱,操纵能力差,增加了着舰难度。而舰载战斗类飞机法向设计过载一般大于7.0 g。
舰载战斗机“超级大黄蜂”和“先进鹰眼”E-2D的飞行性能大不相同,“先进鹰眼”的降落性能远不如E-2D固定翼预警机单发失效时操纵难度大单发失效时操纵难度大,单发失效时飞机应能保持直线飞行,并能维持零偏航或不大于5°的倾斜角。单发失效最严重状态应是起飞( 逃逸复飞) 爬升状态,该状态发动机拉力大,舵面的气动力小。固定翼舰载预警机要求具备单发着舰和单发复飞的能力。与舰载战斗机相比,固定翼舰载预警机出现单发失效后,不仅有拉力不对称产生的不利偏航,还有两翼升力不对称带来的不利滚转,甚至连升降舵和方向舵效率也会受到影响,因此操纵难度更大。进场速度低,进场速度直接影响舰载飞机着舰成功率,速度太大,飞行员和系统的响应时间太短,速度太小,飞机容易失速。舰载战斗机的进场速度明显高于舰载预警机,如F /A-18E /F为232千米/小时,E-2D 预警机仅有191千米/小时,副翼、升降舵和方向舵操纵效率低,增加了下滑道轨迹和姿态保持能力难度。没有平视显示器可能也是一大缺点没有平视显示器,舰载战斗机一般都装有平视显示器,提供飞行高度、速度、航向、垂直速率,倾斜角等参数,飞行员始终保持抬头姿态,忽略外界环境快速变化及眼睛焦距不断调整产生的延迟,这些显示资料能够根据不同状况而变化。受重量限制固定翼预警机包括最先进的E-2D在内目前都不装平显,增加了着舰难度。当然,固定翼预警机降落时态势感知能力差的缺点,已经引起了美国海军的高度重视,2020年,美国海军就对E-2D的座舱显示系统向诺格公司提出了改进意见,要求诺格升级座舱显示系统。空警-600的座舱显示系统目前是什么样的,并没有公开资料予以透露,但相信我国的航空工业科研人员肯定注意到了这一问题。



