微观航母之“辽宁”舰的起降
2017-02-21希弦
希弦
过去的一年里,“辽宁”舰的好消息新动态不断,通过越来越多的官方报道,我们对“辽宁”舰也有了更多细致的印象。回想起来,距《微观航母》系列的开篇《微观“辽宁”舰》已经过去三年了,所以近几期我们就结合更新的新闻报道来再次“微观”“辽宁”舰一番。
拦阻索——很不简单的钢索
之所以首先就说“拦阻索”这个细节,这一方面是因为这是最近的国际新闻热点。2016年的11月和12月,俄罗斯海军“库兹涅佐夫”号航母编队在地中海的军事行动中,短短不到3个星期就相继发生了米格-29K和苏-33的坠机事故,而事故原因都与拦阻索的断裂有关。事后,有俄罗斯媒体报道称,引发祸端的拦阻索产自乌克兰。但笔者看来,即便这些拦阻索可能因为工艺等多方面原因存在着(比美航母拦阻索)寿命短的天生缺陷,但“库”舰上拦阻索这么“频繁”的断裂,更多的是暴露了舰员们飞行前检查的疏漏与日常维护保养的不利,未能防患于未然。
而另一方面是因为,早在“辽宁”舰的改装期间,有外媒评论道,中国无法制造拦阻索,拦阻索将成为中国发展航母的重大瓶颈。而如今事实已经证明,这纯属无稽之谈。“辽宁”舰上的拦阻索系统承受住了成建制的歼-15舰载机上舰训练和试验的考验。而这背后离不开“辽宁”舰的航空部门起降保障中队对拦阻索系统的细致维护,这在过去几年里的官方报道中已有重点展现,比如“辽宁”舰高级士官群体的专题报道中,刘坤龙就负责“辽宁”舰上拦阻系统的维护检修工作。
在报道中提及的“拆卸板弹簧”,其作用简单说就是将拦阻索支离甲板,升高到指定高度以便于着舰的舰载机尾钩钩得上拦阻索。“板弹簧”是拦阻索支撑系统的一部分,在功能实现上是靠位于甲板下的气缸通过凸轮顶杆的移动来达到顶起拦阻索的板簧的拱起和放平。而“辽宁”舰上4条拦阻索被支撑起的高度既要保证舰载机的尾钩可以钩到,又不能阻碍机轮的越过。美海军航母上规定的拦阻索与飞行甲板之间的距离是2~ 5.5英寸(5~14厘米),我们的“辽宁”舰也差不多。而这个距离也需要人工测量,检查是否达标,使用的测量工具类似于U型尺,拦阻索与飞行甲板之间距离的最小值和最大值在尺子的“内部”区间即符合标准。
着舰成功的舰载机在停止滑行后,拦阻索从舰载机的尾钩上解脱下来,并被舰面人员用长杆推回,同时甲板下面的拦阻机的复位阀打开,拦阻索及整个拦阻装置复位,为下一架舰载机的着舰做好准备。在着舰的过程中,拦阻索直接承受着舰载机尾钩的冲击力和拦阻力,也关系到回收作业的最后成败和舰面人员的安全,因此飞行任务前的检查、日常的维护检修、定期更换等繁琐的“费时费力”的工作都是必不可少的。虽然拦阻索的使用次数和使用周期都有一定的限定次数,但在舰载机回收作业完成或出现过载拦阻的情况后必须要对拦阻索进行细致的检查“探伤”,进行维护保养或者直接更换。对拦阻索的全面维护或更换是又脏又累的体力活、技术活,更需要多个“工种”的齐心协力。
至于“辽宁”舰上的拦阻索具体是什么样的?可惜目前还没有特写镜头或照片公开。不过参考目前美国“尼米兹”级航母上MK-7Ⅲ型拦阻装置所用的拦阻索来看,每根拦阻索都是由6股钢丝绳组成的,每股钢丝绳又由2根主钢丝、12根中间尺度钢丝和6根呈三角形布置的细钢丝扭成,每根钢丝绳芯部设有油浸大麻纤维或聚酯纤维芯。即6×30平钢大麻纤维芯拦阻索和6×30平钢聚酯纤维芯拦阻索,它们的最大可承受拉力和直径分别为835千牛(85吨力)/34.9毫米和911千牛(93吨力)/36.5毫米。虽说拦阻索看着就是根钢索,但由于要承受舰载机着舰时拦阻减速的巨大冲击力,要承受被尾钩钩住拖拉时与甲板的摩擦力,以及海上高温高湿高盐的环境和舰上各种油液等化学物品的腐蚀,因此拦阻索不仅要有很高的强度,还需保持良好的柔韧性和耐腐蚀性,对钢材和编织工艺都有着极高的要求。
LSO着舰指挥官的“打分”
在最近的“遼宁”舰编队远海训练报道中,不仅再次出现了着舰指挥官(Landing Signal Officer,简称LSO)的身影,而且还细致地展现了着舰指挥作业中一个尤为重要的细节,那就是着舰引导小组对飞行员着舰表现做评估“打分”。从报道画面细细看来,能看到着舰引导小组在身后的风挡上做评估记录,在表格的纵列分别对应着编号为“101”和“126”的歼-15舰载机,而最上面的那一行,分别是“X”“IM”“IC”“IR”“CJ”“S”和“Q”的字母缩写。这组英文缩写是什么意思?笔者猜测如下。首先是参考美国海军航母上的着舰指挥官LSO标准作业手册(英文缩写NATOPS,在上期《舰载机飞行员的培训》中曾提及,作用都是一致的)来看,“X”、“IM”、“IC”分别是指舰载机着舰过程中的X开始阶段(at the start)、IM中间阶段(in the middle)、IC接近阶段(in close)。也因此,有理由推测画面中出现的“IR”和“CJ”(或许就是中文“触舰”的拼音首字母)分别是拦阻着舰过程中接下来的“决断阶段”和“着舰阶段”,只不过在美国海军的着舰指挥官LSO标准作业手册上,这两个阶段的英文缩写是AR(At the ramp)和TL(To land)。
X、IM、IC、IR、CJ正是将舰载机最后的着舰过程划分为了以下五个阶段。
在美国海军的LSO标准作业手册上,X开始阶段是指,舰载机由转弯进场到距离理想着舰点最后1英里(约等于1.6千米)的范围。在这一阶段舰载机若偏离理想状态,后续还有足够的时间进行调整。也所以说这一阶段飞行员的表现对舰载机的最终拦阻着舰影响并不是很大。IM中间阶段,是舰载机距理想着舰点3/4英里到1英里的范围,这一阶段是开始阶段的延续,舰载机已经进入下滑道飞行的稳定阶段,对最终的拦阻着舰影响较小。IC接近阶段的范围是,舰载机距理想着舰点的1/2~3/4英里范围,是飞行员对飞行状态进行小幅度调整的最后阶段,再后续阶段就几乎没有足够的时间进行调整了。因此,IC接近阶段飞行姿态调整的如何直接决定了舰载机的落点精度,是最终着舰表现的主要影响阶段。AR/IR决断阶段,之所以意译为“决断”是因为,这一阶段马上就飞临甲板的舰载机处于是否需要拉起复飞的决策阶段,在1/4~1/2英里这个范围内舰载机已经离理想着舰点很近了,舰载机的飞行姿态已经没有可能再调整偏差了。若姿态偏差过大,飞行员的唯一选项只有拉起加力复飞,否则就是舰载机的尾钩未能钩挂上拦阻索,进而冲出斜角甲板或是冲向航母的舰艏区。所以说“决断阶段”的飞行员表现直接关乎拦阻着舰的安全性,是拦阻着舰过程的关键阶段。而最后这1/4英里的范围就是“着舰阶段”了,舰载机能否挂上拦阻索是飞行员拦阻着舰飞行表现如何的最终也是直接的体现。
正是因为拦阻着舰的这五个阶段对飞行员最终着舰表现有不同的影响,因此各个阶段的评估指标也有不同,而且在最终的“打分”上这些指标的权重也有高有低。舰载机着舰的开始阶段、中间阶段和接近阶段都还是处于下滑道调整过程,因此要评估的指标有:下滑道偏差、速度偏差、航迹角偏差、下沉速度、对中偏差及横向速度偏差。而在决断阶段,飞行员和着舰信号官都要根据舰载机的飞行状态来判断舰载机是否满足安全着舰的条件、是否需要复飞,此时评估的指标包括,决断点净高、决断点下沉速度、决断点滚转角及决断点俯仰角等。至于最后的着舰阶段表现的如何,评判标准除了尾钩挂索时舰载机的下沉速度、滚转角等飞行数据外,还有最直观的尾钩挂在了第几道拦阻索,以及挂索时尾钩的横向纵向的落点偏差。在“辽宁”舰着舰引导小组的记录中,还有字母缩写“S”和“Q”,二者很可能代表着舰载机最后的落点相对于理想着舰点的偏差。但从“Q”所对应的疑似“2900”的数字来看,联想起来这很可能是指舰载机着舰前的剩余油量,所以“S”和“Q”也有可能代表着相应的舰载机着舰前的数据。
着舰阶段的这般精细的划分和对每个细节的打分,也是舰载机飞行员作业难度的一个侧面体现,各个细小的环节都马虎不得,稍有不慎就是着舰失败要再次复飞,严重的话更有可能会引发着舰事故。为了确保着舰安全性,就必须要求每位舰载机飞行员都拥有娴熟的着舰技能。在每次舰载机的回收作业中,着舰引导小组对舰载机飞行员的着舰表现进行细致的记录和评估是非常必要的,这也是对飞行员个人的反馈,便于查漏补缺提高着舰技能,也便于飞行联队掌握飞行员的飞行技能与状态。这种细致的记录,对于目前我国海军的舰载机飞行员训练具有重要意义,是提高飞行员着舰技能的有效途径。
再结合“辽宁”舰的舰载机飞行员培训来看,最近的“辽宁”舰报道中所展现的着舰引导小组的“打分”细节,也还只是对飞行员着舰技能评估的一部分。结合以往的画面来看,对于着舰技能的评估,特别是舰载战斗机飞行员的资格认证上,还有结合航母上起降综合视频监视系统(ILARTS)所采集的舰载机起降过程摄像记录来进行“打分”评估的过程。而这套“起降综合视频监视系统”的摄像记录不仅便于飞行甲板控制室、着舰指挥官、航空军官等指挥人员对舰载机起降情况的了解,并辅助指挥、决策、调度,更对每次起降的事后分析有着重要作用。一方面,起落过程的分析可用于讲评考核飞行员的起降水平,并帮助飞行员改进起落技术提高起降的成功率,还可用于新飞行员的观摩教学;另一方面,全场记录对事故险情的分析有着关键作用。
为舰载机点亮归航的明灯
说到“辽宁”舰的歼-15舰载机着舰,当然不能错过报道中的“光学助降系统”的若干特写镜头。至少从外观上来判断,“辽宁”舰上光学助降系统的中央核心光学单元也是“菲涅尔”指示灯组,所以可以称之为“菲涅尔”透镜光学助降系统。在中央的“菲涅尔”指示灯组上方的是绿色切断信号灯,两侧的是红色禁降复飞灯和紧急禁降复飞灯,两侧横列的是绿色基准灯。“菲涅尔”指示灯组是这套系统的核心光学单元,上下垂直排列含有5盏“菲涅尔”透镜灯。“菲涅尔”透镜灯由位于最前端的由机玻璃材料制成的“菲涅尔”透镜与后方的投射灯组成,可投射出高度指向性的光束。这5盏“菲涅尔”透镜灯借助滤镜可投射出由上到下一共5层、具备2种不同颜色的光束。上面的4盏灯光为琥珀色(或者说橙色),最下面1盏为红色。
飞行员通过目视看到的“菲涅尔”透镜的琥珀色“光球”,通过比较该光球与两侧绿色基准灯的相对高度,便可知道自身舰载机的进场下滑角是否适当。如果看到琥珀色的“菲涅尔”透镜灯光位于两侧绿色基准灯上方,代表下滑角过高;看到琥珀色的“菲涅尔”透镜灯光位于两侧绿色基准灯下方,代表下滑角略低;如果看到“菲涅尔”透镜灯的灯光为红色、且位于两侧绿色基准灯下方,代表下滑角已低到危险限度,必须立刻拉起复飞,否则有与飞行甲板相撞酿成严重事故的危险;只有当看到琥珀色的“菲涅尔”透镜灯光球位于两侧绿色基准灯中央时,才表示当前的下滑角准确适当,能保证舰载机的尾钩钩上拦阻索,成功着舰。
在“菲涅尔”指示灯组两侧垂向布置着两列4只和3只的禁降复飞灯、紧急禁降复飞灯,虽然无法确切判断到底哪个是,但可以确定的是当这些红色灯光高频闪起后,舰载机飞行员是万万不能着舰的,必须尽快拉起复飞。而“菲涅尔”指示灯组上面的“切断灯”,在光学助降系统问世之初是用来提示螺旋桨动力的舰载机飞行员何时关闭发动机油门,后来这个“切断灯”就成了“万能灯”,通过不同频率不同时间间隔的闪烁或持续闪烁来代表多种不同的信号意义。光学助降系统中的“禁降复飞灯”与“切断灯”是由着舰指挥官手中的便携式开关的按钮来手动控制的。
甲板上的這个“刹车”很有必要
翻转式机械制动轮挡,平时与飞行甲板平齐,舰载机进入起飞阵位后轮挡升起挡住两个主机轮,使舰载机可在原地打开加力、不断提高发动机的推力功率。当发动机的功率达到最大后制动轮挡快速放下,舰载机就以最佳的离舰速度从舰艏的14°滑跃甲板跃升、起飞。至于在滑跃起飞中制动轮挡放下的速度有多快?笔者曾好奇地以一帧一帧的速度来看歼-15的起飞视频,制动轮挡的释放画面只停留了3帧,按照“1秒25帧”来简单估算,制动轮挡的释放只需0.12秒左右,真是极快地放下,歼-15就能猛的向舰艏滑跃甲板冲去。
我们都知道,发动机的功率不可能一下子就增加到最大,歼-15也不是进入起飞阵位后就能马上获得最佳的离舰速度,需要有个加速的过程。那么在加速的过程中,如果没有飞行甲板上这轮挡的制动,仅靠舰载机自身起落架上的机轮刹车来制动是根本不行的,那样,舰载机在低功率状态下也会向前滑行。这就会使舰载机还未达到理想的离舰起飞速度,就滑向了飞行甲板末端,并且是无法成功起飞,直接一头栽入大海。所以,甲板上的这个“刹车”,很明显是必不可少的!
与制动轮挡和偏流板对应,舰上还要设置这两个装置的控制台。参考俄罗斯海军的“库兹涅佐夫”号,以及过去“辽宁”舰的报道综合来看,这个控制台的位置分别是:195米的3号起飞位的制动轮挡和偏流板的控制台在左舷“菲涅尔”光学助降系统的前面,105米1、2号短距起飞位的控制台在右舷滑跃甲板起始处附近。