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飞行甲板上的“华容道”

2014-09-24马世强

航空世界 2014年7期
关键词:甲板航母飞机

马世强

航母运行其实并不复杂,它与现代企业的高效率“物流”过程并无两样,实际上在关系到航母“运行经验”的所有方面,中国航母都可以依靠技术的进步来解决发展过程中经验不足的问题。例如,依靠一套航母飞行甲板信息管理系统,就可以圆满地解决飞行作业过程中面临的几乎所有管理问题。

航母的甲板面积有限,要想在有限的甲板上有效地进行飞行作业,就成为航母设计及使用中最为重要的设计意识及管理内容。自第二次世界大战后,航母的舰员们就在一块标示着飞行甲板图案的桌面上移动飞机模型,用来帮助完成复杂的飞行甲板作业,这个桌面被称之为“显灵板”(Ouija Board) 。

“显灵板”也称占灵板,是自古以来世界各地的巫师在求神问鬼的过程中,通常都借助的一种工具,一般为印有图案的板状物体 。在巫师的使用下这种东西具有了神秘性,不少人将其作为与亲人灵魂进行沟通的手段。后来,这种巫师工具又被发展成一种儿童成长智力玩具,具有很强的市场影响力。

航母出现后,出于能够简单直观进行研究飞行作业规划,于是人们就自然而然地产生了用图板加模型的办法来规划飞行作业。由于“显灵板”一词影响很大,因此这种调度、规划工具就被形象地称之为“显灵板” 。这种工具的使用方法说起来也很简单,它可以让调度人员像下棋一样,对甲板上的飞机移动反复进行权衡,有些像玩“华容道”游戏。做出甲板上移动飞机的指令后,再通过话筒向甲板上传递移动命令,以确定飞机停放的位置。

在21世纪各种电子显示器已经大量出现各种作战平台上的情况下,作为集人类最高科技大成的航母,仍然采用这种相当原始的方法来管理飞行甲板作业,唯一的进步是用无线通信代替了话筒。这种情形不能不让人们感到非常不合时宜,因此想用电子屏幕取代人工“显灵板”的冲动,已经不是一天两天了。

为完成起飞降落、加油挂弹及维修保养,舰载机需要在飞行甲板及机库间进行频繁的调运作业,如何在航母的特殊环境下充分利用有限的调运设施资源、实现舰载机快速有序的调运,就成为各国海军研究的一个重要问题。而“电子显灵板”,就成为解决以上管理问题的一个技术性平台。与“福特”号采用的除电磁弹射器外的其他技术相比,这个“电子显灵板”相当吸引眼球,既生动又形象,可充分显示该舰的先进处,其媒介方面吸引力不亚于电磁弹射器。但“显灵板”在新型航母“福特”号采用的15项新技术中只能排到第14位,而对于中国海军来说,这方面的技术中国与美国并没有质的差距。因此,中国海军完全可以在航母运行经验上来一个跨越式发展!

有媒体高度评介“电子显灵板”,说这是飞行甲板作业的一次信息革命,其实这种说法根本就没有说到点子上。真要说“电子显灵板”的意义,如果没有其他信息传感装置的帮忙及加入更多的信息控制内容,它其实还是一种“大年三十打兔子,有它过年,没它也过年”的东西。对于主要关注事件新闻性的媒体来说,只有把这个“电子显灵板”专门拎出来介绍,更能充分体现新型航母的特色,也就是说它只具有更多地吸引眼球的功能。从人工“显灵板”一直能工作到今天也可以得出上面的结论。

从飞行甲板的调度管理角度看,即便采用了电子形式的“显灵板”,其管理效率也不会有太大的改观。“福特”号航母能够在“显灵板”上沾上技术先进的光环,更主要的是信息采集/处理系统有了长足的进步。例如,出现了体积小、价格低廉的物体位置信息传感器等。更重要的是人们对提高管理效率的需要越来越迫切。

说来也怪,自战后形成“显灵板”后,美国海军航母就一直依靠这种方式管理飞行甲板的作业。即便已经出现了屏幕显示的电子游戏,这种调度飞机的方法仍然延续了30多年。从某种意义来讲,“电子显灵板”的产生有一个发展完善的过程。从这个过程看,单一地提出要取代“显灵板”的想法意义并不是很大,这也是人工手动“显灵板”能运行到现在的原因所在。其实想想也是如此,用键盘或触屏在“显灵板”上移动飞机的位置,还未必就比用手直接抓起模型移动得更为迅速。

“电子显灵板”的背后其实是一大堆的有形和无形的系统,其作用是对飞行甲板上或船舱内飞机进行移动管理、飞机燃料补充管理以及飞机武器弹药装载的整理区分,还有对舰内库存进行有效管理。美国打算把这些系统整合起来,整合后的大系统就是“航空数据管理和控制系统”(ADMACS)。

究其根源,“福特”号航母将要安装的这套系统,其发展历史已经不短了。第一种版本Block 0于1998年就有了工程发展模型,但主要目的还不是飞行甲板作业,而是为空中交通管制提供了第一种电子显示系统。第二种版本Block 1才考虑到与飞行甲板作业结合在一起,现已安装到9艘现役的航空母舰上。但它仍然是一种与其他舰载信息系统相链接的数据共享模块,并没有把“显灵板”从航母上赶下台。只是到了第三种版本Block 2才考虑了要让传统的“显灵板”退出航母跳舞台。该系统在运行上考虑到武器装载升降机、弹射装置、拦阻装置这几者的状态和运行特点,再结合飞机在甲板上的整个作业情况后再做出决策,其过程牵涉到大量的管理信息。因此,到了这一步才能产生让美国海军彻底摆脱人工“显灵板”的动力。

人工“显灵板”赋予了飞行甲板管理人员的调度权限,甲板上所有要移动的东西不管是飞机还是牵引车都在他们的管辖之中,所有的人员都要听从他们的调配。从理论上讲,这种管理方式就是一台大机器,所有的运动部件都按照固定的程序在运行,应该具有很高的效率。但在实际运行中,总有些过程或参与者会由于某些原因浪费了时间。而一个系统要想运转灵活,就不得不等着这些子系统完成自己的过程及步骤,这是不可避免的。总的后果就是整个系统的运行过程变慢。例如,一架飞机在滑向弹射阵位的时候,不敢随便提高发动机功率,以避免喷流将人吹到海里。在整个作业运行“系统”快不了的情况下,就是采用了电子显示取代人工“显灵板”也不会有任何意义。相反地,想移动电子屏幕上的飞机反而不如直接移动“飞行甲板”上的模型更为快速和简单直观。因此,人工“显灵板”一直使用到今天也就不足为奇了。endprint

美国海军“航空数据管理和控制系统”,是一种用于航空母舰飞行甲板运作的战术实时数据管理系统。其管理内容不仅是飞行甲板及甲板上空飞机飞行的情况,还包括机库中飞机的移动和弹药库备弹过程及弹药升降机运行情况。从某种意义上讲,“电子显灵板”只不过是该系统中的一子系统,也只有将“电子显灵板”放在整个系统中才能显示出这块屏幕的意义。可以这样想象:“福特”号的“电子显灵板”只不过是你家电脑的显示屏,在它的背后不光是电脑主机,还有房间外的大量摄像头、各种感应传感器等装置。对于飞行管理人员来说,他所管理的主要权限没有变,但其决策参与程度下降了。有人这样形容:整个系统运行管理职能在自动控制系统操作下,将使航母各个与飞行有关的部门从一群散乱移动的单细胞群落向拥有中枢神经系统的有机生命体进化!

以“电子显灵板”为主要标志的“航空数据管理和控制系统”对飞行作业的最大影响,将表现在作业速度加快上。在现有的航母运行过程中,管理人员需要通过文字信息、语音、监视器甚至目视来获取航母甲及机库中的运行状况信息,然后做出指令让各个部位的人员移动飞机及牵引车辆。这个过程中牵涉面非常广,如果让人脑来进行这样的命令下达,只能是按照自己心目中的“轻重缓急”经验来作出运作指令。为保险起见,还要在脑海中多来些反复的权衡,这难免会消耗时间。这样的人工决策过程还将导致任意一个部位出现问题,其他部位往往是“无原则”地放慢步伐。

现在,通过“航空数据管理和控制系统”来管理所有部位的信息,就能够为决策者提供更佳的解决办法,或减少决策过程中的时间浪费。例如,在降落回收作业时,需要出动一架预警机。如果依靠人工决策,很可能会浪费掉宝贵的几秒时间。在这几秒钟的时间,原本可以作出决策,让这架飞机进入4号弹射器弹射升空,但只要过了这段时间再让该机进入“起飞”程序,就有可能对降落中的飞机产生影响。因此,只能等着降落完成后才能起飞预警机。以上情况会经常出现。而让系统来管理,则完全有可能充分利用宝贵的几秒时间,在降落作业开始之前抽空就让这架预警机起飞。“航空数据管理和控制系统”即时显示飞机在甲板和在空中飞行的具体位置、状况、起飞和着陆设备状况、油料状况、武器种类和品质等与海航和舰艇有关的信息,这样就能提前“自动”通知相应的部门做好准备或尽可能利用不对其他部门产生影响的时间段通过有限的飞行甲板上的通行路线,也可以让闲置的人员或设备去干其他的下一步准备工作,可提高舰上作业资源的利用效率。

“福特”级采用“航空数据管理和控制系统”主要目的,是通过信息自动化的管理和对关键行动系统如升降机的自动控制,来提高航母各个甲板上的物体移动效率、减少不必要的工作量。因此有人调侃道:坐在“电子显灵板”前面的飞行调度们,会感觉到工作没有以前那样富有挑战性了,他们会感觉到枯燥无味。其实从人的心理角度看,原有的“显灵板”死板僵硬,也不会有太多的乐趣可言。

从某种意义讲,“电子显灵板”意味着美国海军的60年航母运作经验失去了操作意义,对于中国海军来说也只剩下很小的指导意义。中国航母完全可以借助编制好的程序进行模拟作业运行,在模拟过程不断调整,就能得出最佳运行模式。然后再以这样的运行模式,结合安装在航母上的各种信息传感器来进行航母的飞行管理作业。这在技术上没有任何困难,因为这是现有技术的集成,而这些技术中国已经全部掌握。对于现在的中国航母来说,剩下的问题就是如何将这样的系统开发出来,然后更好地去运用它。

航母中央操作系统接收来自各个部门及个人的一切与飞行作业有关的信息,战机位置及调度运动的精确数据都可以通过各种传感器及时传送到中央操作系统中,再结合航空指挥人员的任务形势判断与决策,向不同层面的操作人员/机器从下达作业指令。例如,电磁弹射系统可自动根据要起飞飞机的位置适时起动能量储存系统;先进缆索制动系统可根据需要自动调节两边索的制动力,以便将拦阻制动的飞机准确地停放在不影响下一架飞机降落或起飞滑行线路的甲板处;联合精确着陆系统可以让几架飞机以最短的间隔时间顺序降落到甲板上。

从航母飞行作业的过程涉及到的业务来看,作业效率的高低更多地表现在总体调度的指挥上。而这些方面的经验,可以通过虚拟现实技术来获得。下达指令更多地表现在信息的传递上,因此完全可以让中国的航母指挥人员通过专门的模拟器“高效低碳”地获得丰富的管理经验。至于甲板作业具体执行者的训练更不是太大的问题。美国“尼米兹”级航母在海湾战争这样的“大战”时需要五千多人才能玩转飞行作业,平时或小型战斗时不需要这么多人。临时征召的人员大部分是飞行甲板作业人员,并不一定有在航母上工作经验,有些人在航母上工作时间几乎不超过两个月就会离开。这也说明航母飞行作业的“技术含量”并不一定都很高,像有些运输弹药推飞机的体力工作,“临时工”也能胜任。而飞机机务准备工作几乎又与飞行作业无关,因此也用不着担心。

航母飞行作业最让人担心的是安全问题,它与作业速度可以说成反比。美国的航母运作经验其实也就是在这两方面权衡时才体现出水平,而且更多地还表现在如何防止危险的发生及对危险的控制程度上。中国航母如果借助同样的“航空数据管理和控制系统”,则在作业速度及危险控制上很快就能达到美国海军的水平,对这一点不应有怀疑。毕竟,对大多数美国航母上的水兵而言,所谓60年的经验也只能是间接经验。而这一点并不是中国航母的短板,中国的航母运作管理系统完全可以做到让“临时工”也能像老练的舰员一样在甲板上行动。因为在“临时工”的头盔中有位置传感器,时刻向中央系统处理器中提供位置信息,后者会主动提示这位“临时工”下一步应该到什么地方去及要干什么样的工作,而且还会适时地提示各种潜在的危险。至于“临时工”的具体操纵技能,可以在上舰培训中完成。

有了自动化的飞行甲板管理系统,在飞行作业过程中一直处于被动地位的飞行员也可以发挥主观能动性。他们可以在合适的时候提高发动机功率,以便能较快进入起飞阵位;也可以根据实际情况,在其他飞机向前移动的过程中保持一种极小功率的滑行。这样一来,整个飞行甲板作业就像一个充满活力的有机体,能够顺利完成舰载机的起飞降落作业过程,并且根绝一切事故隐患。借助先进的具有中国特色的飞行甲板管理运行系统,中国航母完全可以在很短的时间内就能达到理想的作业运行状态,不会被飞行甲板作业所困扰。endprint

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