美国海军EA-18G 舰载机PALS 海上试验分析

颜世伟，谭大力，耿建明

(中国人民解放军92942 部队，北京 100161 )

0 引 言

电子战飞机是航母舰载机的重要组成部分，一直在进行不断的试验和升级，以进一步增强其电子战能力。美国海军EA-18G“咆哮者”专用电子战飞机是在F/A-18F 双座舰载机基础上发展出来的电子战飞机，与F/A-18 具有较高的通用性，大大缩减了航母上的保障难度和成本。随着实战中的显著作战效果，电子战飞机已从原来的作战保障转变为一种重要的作战力量。EA-18G 较F/A-18 在外型上有所改进，着舰重量提升到48 000 lb，并且为执行电子战任务升级了任务系统。美国海军2006 年为EA-18G 海上试验进行了2 个阶段的准备：第1 阶段为飞行品质和性能测试阶段，评估EA-18G 的着舰和复飞性能；第2 阶段为精密着舰系统（PALS）测试阶段，目的为试验航母全自动着舰引导系统（ACLS）、仪表着舰引导系统（ICLS）和自动油门控制等，以及精密进近着舰系统（PALS）可操作性，以验证EA-18G 在海洋环境下的性能是否满足要求。根据以往的试验情况，海军飞机都要经历数周的海上试验和评估，期间海军会提供指定的航母为测试提供支持。然而，EA-18G 海上试验只有5 天的时间并且需进行3 项认证，这对试验计划、试验效率都提出了更高的要求。

1 测试对象

EA-18G 是由波音公司研制和生产的电子战飞机，用来替换原EA-6B，主要功能为航母提供探测、识别和压制等电子战支援。飞机携带的电子战系统主要集成在机体之内，包括电子攻击单元，ALQ-218 接收系统，ALQ-227 通信对抗装置，Link16 多信息数据系统，增强数字通信系统，多任务先进战术终端，ALQ-99战术阻塞系统和干扰系统。ALQ-218 集成在了机翼翼尖，ALQ-99 可挂载在机翼内测、中间和机身中心挂点。通过对机翼和机头修型明显改善了跨音速飞行品质改善，如图1 和图2 所示。EA-18G 有11 个外挂点，除了干扰吊舱外还能携带空空导弹，不需要护航飞机可单独执行任务。

图 1 EA-18G 机翼和机头修型Fig. 1 The Modification of EA-18G Wing and Nose

图 2 EA-18G 外挂电子战吊舱Fig. 2 EA-18G External EW Pod

由于增加带弹着舰的要求，EA-18G 的着舰重量增加大48000 lb。图2 显示了EA-18G 对称挂载和F/A-18 五挂点配置的比较，以及在右侧增加CATM-88 吊舱，并移除左侧ALQ-99 吊舱的非对称着舰构型。

以上这些改动不是有意使EA-18G 的PALS 飞行性能或整机飞行品质产生降级，而是普遍认为EA-18G 的这种改变会影响PALS 的功能和性能，包括改变先进任务电脑（AMC）、操纵飞行程序（OFP）和飞行控制电脑的OFP 等，因此有必要开展相关的海上测试。

2 海上试验

2.1 舰尾流测试

需要在海上环境下进行舰尾流飞行测试的一个重要原因就是，自从20 世纪50 年代开始到现在，海军一直在利用CFD 技术等对舰尾流进行研究，但仿真计算结果仍无法对着舰任务进行充分的评估。航母尾部区域气流场分布如图3 所示，清晰地显示了舰岛是该区域产生气流分离的主要原因，分离流场对舰载机着舰的操纵品质和飞行员都将产生不利影响。

图 3 航母舰尾流场分布情况Fig. 3 Distribution of aft flow field of aircraft carrier

2.2 动态高增益试验

着舰是一种动态高增益环境的飞行，是需要在海上进行测试的另一个原因。由于舰载机座舱视线狭窄，以及舰上较小的安全着舰区域，导致着舰过程成为一种高增益操纵的飞行，陆上测试中出现的飞行品质缺点将同样出现在海上试验中。在俯仰运动的航母甲板上着舰被公认为是最困难的飞行任务。海军可以在岸上机场画出着舰跑道，以模拟航母着舰跑道的空间形态，但这种跑道是固定的，没有航母着舰跑道的夹角和俯仰、升沉等运动。舰载机着舰时，飞行员从驾驶舱观察，着舰跑道是从左向右运动的。飞行员要为了使飞机沿着跑道中线下滑必须进行连续的修正，这必然产生侧滑，并且修正误差的允许边界也很小。因为在下滑线中线上，垂直方向的偏差对着舰点的影响是十分明显的，下划道上1 ft 的垂直偏差会导致着舰点纵向20 ft 的偏差（可接受的着舰触舰偏差为160 ft）。垂直方向的偏差不影响横向的着舰点，但是由于改进FLOLS 的滚转角与垂直方向耦合后会产生高度的偏差，如图4 中的光线A 所示，舰载机如果在偏向中线的右侧会高于中线的“肉球”的高度，相反在左侧则会低于“肉球”光线的高度，也就是说横向偏差也会产生高度偏差。因此，驾驶舱内配有显示与理想下滑道偏差的装置。

图 4 FLOLS 滚转角对舰载机相对中心线高度的影响Fig. 4 Influence of roll angle on center line height

2.3 其他测试

舰载机舰上电磁兼容评估需要在航母飞行甲板上进行，同时还需对EA-18G 起飞和复飞时的视觉识别（VID）和兼容性进行评估。舰载机的VID 能力是强制性的，要与阻拦装置和IFLOLS 进行足够时间的检查验证，其涉及到LSO、塔台的首席飞行指挥员和舰载机着舰和回收人员。

3 试验评估环境

试验环境包括航母的可用性、试验周期和计划、以及试验相关的人力资源。

3.1 航母可用性

有很多因素会影响海上试验中航母的可用性。一是当时美国海军减少了“肯尼迪”、“小鹰”等航母的数量；二是为应对9·11 事件，美国海军实行了“舰队响应计划”，组建了由航母组成的打击编队，作战行动需求日渐增加。所以，可用的航母试验时间特别宝贵。很多情况下，对于额外的飞行测试所需的加班时间都是受限的，许多测试评估计划因无航母可用而取消。EA-18G 的海上试验原计划2008 年初开始，但是因无航母可用计划推迟了3 个月，增加了EA-18G的试验计划风险。

3.2 试验计划

按照海军要求，试验实施方制定了高度优化的试验计划，但这也导致了海上评估试验如有延迟，试验计划调整起来将会非常复杂。EA-18G 的海上评估被分为3 个主要评估试验：一是在“艾森豪威尔”航母上的飞行甲板认证；二是航母空中交通管制认证；三是PALS 认证，VX-23 航母适配性部门利用飞行评估测试的原班人马制定并执行了PALS 的海上认证。典型的飞行测试会根据不可预测的延迟进行调整，但试验推迟后浪费的时间是无法弥补的，并可能导致试验的完全失败。EA-18G 的海上连续试验计划对保障能力、飞行计划和执行飞行计划的能力都提出了更高要求。可以说，制定好的计划几乎没有变更的可能性，同时几乎也没有额外的测试时间。

3.3 人力资源

海上试验的人力资源同样是有限的。VX-23 是一支来源广泛、经验丰富的由少量人员组成的海上飞行试验团队，团队几乎所有人都用来配合EA-18G 的海上试验。以目前的试验计划和人员，试验前期每周都要工作6-7 天，试验中的军人更加缺乏。因为，对于该评估军方人员是领导和协调航母的关键。测试团队中的军方人员要对众多的行政事务进行协调和负责，包括所有的饮食、住宿、补给、召集、协调飞行计划等。这些管理和运行任务远比正常的飞行测试任务复杂，对人力资源产生了很大压力。

4 评估试验计划

考虑到海上测试比一般飞行测试计划需要更多的协调，测试团队有2 个独立的工程团队，分别是PALS 团队和飞行品质评估团队，2 个评估团队需要高度协作，同时还要与航母协调整个海试评估试验，只有保证效率才能满足时间要求。

4.1 试验原则

整个测试计划的原则为：制定合理化的目标，简洁可达的评估准则，以及2 个团队的密切合作。“艾森豪威尔”航母（CVN）从事飞行试验的经验、航母适配性部门（CVS）海上飞行试验的运行经验和前期F/A-18E/F 的海试经验，都是保证EA-18G 海试能够按时间节点完成的基础。

4.2 甲板风包络线试验

由于航母和舰载机存在2 个甲板风包络线的限制条件，海试变得非常复杂。这2 个内因一是母舰甲板风（WOD）包络线，二是飞机的风包络线。甲板风和飞机风包络相互耦合影响了飞机的配置，同时也对舰载机着舰产生影响。EA-18G 的海试测验结果包含了2 种配置的完整甲板风包络线和飞机风包络线结果，以保证飞机在要求的测试点的操纵品质等级（HQR）不会出现偏差。

甲板风包络线包括以下几个状态：

1）标称甲板风，无侧风，不超过25～28 kn；

2）标称左舷甲板风，7～10 kn 左舷侧风，25～28 kn LA；

3）标称右舷甲板风，7～10 kn 右舷侧风，25～28 kn LA；

4）标称高甲板风，无侧风，35～40 kn；

5）标称高左舷甲板风，7～10 kn 左舷侧风，35～40 kn LA；

6）标称高右舷甲板风，7～10 kn 右舷侧风，35～40 kn LA；

7）标称弹射侧风：10～15 kn 左或右侧风，15 kn 正风。

通常测试中可用的最大侧风为7 kn（3.6 m/s）。EA-18G 的测试目标为7 kn，可允许的最大值为10 kn，但CVN 指挥官放弃了10 kn 这种极端条件下的测试。甲板风包络如图5 所示。

图 5 海上试验甲板风包络Fig. 5 Deck wind envelope for sea trial

4.3 非标称的测试情况

非标称的测试点是根据任务中舰载机可接受的最大允许偏差而制定的。非标称着舰包括复飞、高于理想下滑道、低于理想下滑道、偏左、偏右，以及以上几种情况组合的着舰状态。图6 显示了在LSO 显示器上观察到的舰载机与理想下滑道间的偏差情况。

图 6 舰载机非标称状态时的相对位置Fig. 6 The relative position of aircraft in non-nominal condition

5 海上试验

5.1 试验前准备

海上试验需要试验团队与舰载机、航母进行非常高层次的协调。在舰载机进行首次着舰前进行了为期6 个月准备，参试单位通过各种手段进行了有效沟通，协调内容主要包括试验计划、试验必备条件、试验保障和安全等。

5.2 前期试验结果

舰载机发展的成熟度与否是影响海上飞行测试结果、试验风险和试验时间的重要因素。EA-18G 的成熟度取决于飞机试验载荷、气动性能、飞行品质等，EA-18G 的气动性能、舰机适配性、地面载荷演示验证及结构试验于2006 年由VX-23 中队进行了测试，同年也对飞机的飞行品质和飞行性能进行了测试。2007-2008 年，在帕特克森河基地，进行了模拟航母环境下的任务系统舰机适配测试，测试期间没有出现操纵品质、飞机结构和任务系统功能等方面的问题。EA-18G测试结果良好，可以进行后续海上试验。