[原创]探究:飞机着陆和着舰的异同?

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探究:战斗机着陆和在航母着舰技术异同点?

固定翼飞机(非垂直/短距起降)在航空母舰上着舰,惊险刺激危险性极大。其实下滑着陆与下滑着舰本身的技术动作是相似的,难就难在要落在如此狭窄短小的甲板上,还必须把着舰点控制在四根阻拦索之间;巨大的“可能着舰失败”心理负担,要求舰载机飞行员的心脑承受能力要大许多。美国海军F/A-18飞行员总结道:每次弹射起飞和着舰钩索都使自己“肾上腺素剧增,心跳加快,血液充斥大脑”。人们认为着舰技术很神秘,老卡有多年战斗机驾驶经验,再加上看了几本“大黄蜂”技术手册,愿意提供一些看法,分析一下歼-6飞机着陆和F/A-18飞机着舰技术有哪些异同点。

一. 陆基战斗机着陆技术原理

1. 选择下滑点位置

歼-6等陆基战斗机,正常着陆分为几个阶段:① 下滑阶段。从高度300-250米开始,以5度下滑角,逐渐接近跑道,高度30米飞行员目视左前方15-20度,30-40米距离的地面;② 拉开始阶段。高度到7-8米,柔和收油门拉杆,改平下滑角至1米平飞;③ 平飘阶段。飞机在0.7-1米的高度平飘进入跑道,判断飞机移动和下降趋势;④ 接地阶段。平飘中飞机逐渐降低高度,飞行员看准地面不断拉杆增大迎角,直至在预定地点平稳接地。全部动作在20-30秒内准确完成,容不得一点犹豫和错误,飞机降落是航校训练的重点,许多窍门和技巧只可意会,如果不能领会早就被淘汰了。

什么叫“下滑点位置”。


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1-1a 下滑点就是飞机作下滑运动轨迹线所指向地面的哪一点(如上图所示)。下滑点所在位置的确定,是根据飞机平飘距离的长短而确定。通常把降落技术称之为“目测”,正确的目测,必须使飞机转入平飘时离“T”字布的距离恰好等于平飘距离,所以确定下滑点位置远近,必须要计算飞机平飘距离。根据公式:平飘距离大小取决于平飘开始速度平方和接地速度平方之差的大小(成正比),以及2倍重力系数(成反比)、平飘升阻比(成正比)等。例如歼-6飞机平飘开始速度为295公里/小时(82米/秒),放25度襟翼的接地速度为270公里/小时(75米/秒),平飘升阻比为6.3,重力系数9.8,可以计算出平飘距离为350米。减去“T”布距跑道头的距离200米,则下滑点应在跑道头后150米处。考虑到下滑点应该比拉平点稍远些,大致确定为200米左右。可以做这样的“假想”,如果飞机保持下滑轨迹(5度下滑角)下滑而不拉平平飘,飞机势必直逼“下滑点”上(摔机),请大家务必记住这个重要的假想。

2. 如何保持下滑点。

由于下滑点只是一种概念,并不是真画有一个标志点,何况在远距离上也看不见,全凭飞行员一种降落本能对着那一点下降。歼-6飞机四转弯后对正跑道时如果各项参数正确(高度、速度、距离、位置),能形成正确的高距比(高度与距离的正切函数),飞行员只要将瞄准具镜片的下1/3作为基准线,卡住跑道头就能保持住下滑点。但下滑后半段,由于减速的原因,迎角适当增大(略有上仰),视线前移,飞行员不能再看镜片,必须操纵飞机向自己心目中的预定下滑点位置运动,确保整个下滑轨迹(下滑角)不变。请注意跑道没有助航设备时,飞行员在驾驶飞机下滑时,心中随时有个下滑点存在,无论高度、速度,下滑角有什么变化(航向绝对不能变),都要千方百计把飞机降到下滑点附近,创造最合理的平飘条件,飞机就能顺利着陆。

3. 减速下滑与油门配合

下滑点确定后,调整好下滑速度就成为做好目测的重要条件。歼-6飞机采用减速下滑,从退出四转弯(420公里/小时)到拉开始(295公里/小时),再到最后接地(270公里/小时),减速差值达到150公里/小时。减速的好处是接地速度小平稳,但必须注意:① 发动机相对固定较大转速。根据升力和阻力公式,当飞机速度减小,为维持足够升力,飞行员必须适当拉杆使迎角增大(又不能让飞机上升,破坏下滑角度),升力和阻力都会增大,歼6小速度下有足够的升阻比,保持飞机匀减速下滑,所以,歼6通常把发动机转速固定在7000-7500转/分(额定状态下70%以上的推力)。② 如果下滑中要调整速度,在收加油门时动作要柔和,因为速度小时,油门空行程梢大,不容易掌握,每次收油门都应该及时带杆,防止失去速度导致升力降低过多而下坠高度。反之,加油门要顶一点杆,防止飞机向上“冒”。

4. 拉平与柔和接地

坐过航班客机的都有体会,着陆接地瞬间的轻与重,体现飞行员整个驾驶下滑着陆水平的高低,如果下滑阶段没做好,急急忙忙做落地肯定做不好。由于与航母舰载机着舰无关,老卡就不做介绍了。

二. 航母舰载机着舰技术简介

老卡以美国海军F/A-18飞机和“尼米兹”级航母甲板为例,看看舰载机着舰的技术特点与歼6有什么区别。

1. 下滑点位置前移不用平飘

F/A-18在正常陆基机场着陆与其他战机是一样的,需要在跑道头后面150-200米预定一个下滑点。因为受航母甲板限制,飞机必须落在指定的四道阻拦索区域内,而允许接舰的前后距离只有37.30米左右(每条阻拦索间距12.44米),距舰尾最近的1#阻拦索只有53.80米,距最远的4#阻拦索也才91.10米。所以舰载机着舰不能采用拉平后平飘进场的减速稳降,必须采用较极端的直接着舰方法。前面我们已经知道陆基跑道确定下滑点位置的方法,用到航空母舰上就减去平飘距离,使下滑点整个前移到甲板“阻拦索区”,就是说让飞机下滑运动(过程)和终点(着舰)始终在一条直线上。


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1-1b 上图为“假设”利用歼6飞机模拟着舰方式下滑,首先要将“下滑点”从跑道头后面200米,挪到跑道上形成“模拟着舰点”;可以想象,如果飞机按照预定下滑点下降,不做拉平和平飘动作,老卡根据飞行经验,飞机一定会“撞向”下滑点,完成“坠机式”的硬着陆,虽然结果很惨,但理论上是可行的。


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1-1c 图中表示F/A-18准备着舰下滑的示意图。飞机根据下滑点前移理论,把下滑点确定在母舰甲板的着舰区(阻拦索),使飞机下滑运动(下降过程)和终点(着舰)始终在一条直线上。飞行员保持住下滑点,就能准确落到甲板规定位置,实现指哪落哪。但如果不采取措施,飞机以很大的速度撞舰,也是很危险的。为了让飞机尽可能减小着舰的冲击力,一定要对舰载机结构进行专门设计,增加索钩,尤其要改进起落架适应较大的冲击力。但更重要的是要采用合理的操纵方式和系统的专门训练,才能达到舰载机飞行员标准。

2. 着舰下滑角比较小近乎平降

尽可能减小舰载机对甲板的冲击力,是确保着舰安全的重要环节,采用较小的下滑角就是措施之一。


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1-1d 上图为舰载机着舰下滑角示意图,飞机近乎平降。

F/A-18的着舰下滑角明显减小,只有3度。而大多数陆基战斗机机的下滑角为5-6度,只有民航客机和大型运输机才保持较小的下滑角,从很远的距离上对正跑道慢慢吞吞的下降。F/A-18采用较小下滑角的好处:① 防止大角度触舰,减轻飞机与甲板硬接触的冲击力;②飞机以近似平飞式的缓降,可以增大一些迎角(抬着头),便于尾钩先于起落架接触甲板勾住阻拦索;③ 保持平飞缓降,迎角较大阻力要增大,势必增大发动机推力,在较小速度(接近飞机最小允许平飞速度)有足够的推力对飞机安定性有好处;④ 推力大迎角大,一旦着舰失败有利于立即加满油门复飞。正因为如此,最新改进的F/A-18E/F型,采用更大面积的翼身融合体,增强了小速度平降的稳定性,又增大了升力,减小大迎角下失速的几率。

3. 下滑速度如何保持是个谜

舰载机下滑着舰保持多大速度下滑呢?老卡遇到个难题,许多专栏作家撰文著书,信誓旦旦讲:F/A-18舰载机着舰“保持等速下滑,而不是传统的减速下滑”。看着专家们的论断,老卡百思不得其解。F/A-18舰载机驾驶手册上明明写道:飞机(四转弯过后)对正航母开始下滑速度为218海里/小时(约404公里/小时),接舰速度为117海里/小时(约217.7公里/小时);平均下滑速度167海里/小时(309.3公里/小时),平均下降率152海里/分钟即500英尺/分钟(约8.3米/秒)。如果真像“专家”所说“保持等速下滑”? ① 从开始到着舰有101海里/小时(186.3公里/小时)的速度差,比歼6(150公里/小时)还大36公里/小时,这速度是如何减下来的?② “保持等速”保持那个速度?是218海里/小时不变一直到接舰,岂不是颗炸弹落舰上。别人可能一听就信,内行越想越糊涂,经验告诉老卡有人误导了大家,待老卡想清楚再讨论吧,先打住。

3. 瞄准甲板阻拦索区果断降下去

舰载机下滑着舰前半段技术要领差不多,维持一定的发动机转速,保持下滑点(甲板阻拦索)、下滑方向、下滑速度。后半段就截然不同了,飞行员的全部精力集中在瞄准下滑点上,通过风挡玻璃盯住航母甲板,好在从F/A-18C/D开始就有很好的瞄准平显,宽大的瞄准具玻璃上,有动态投影的蓝绿色标志线和飞机下滑中心点和必要的飞行数据。远距离时飞行员需要始终让中心点套在航母上,但由于下滑角太小(仅3度),像在低空平飞接近航母,飞机受气流影响上下摆动较大,加上航母本身以25节速度前进,很难将目标稳定套住。飞行员要掌握晃动规律,不做过大修正。最关键的是着舰瞬间,飞机已经距离甲板50米,如果条件完好,飞行员会放弃一切助航提示,果断将飞机降在阻拦索中间区域,在此一举不能犹豫。美国海军手册有规定:飞机离舰距离剩最后50-100米,甲板助航人员和塔台指挥人员,停止语言提示(除非误差较大必须复飞),一切决定权在驾驶员。

三. 航母对舰载机着舰保障

鉴于航母上着舰的特殊性,为提高安全顺利着舰的成功率,美国“尼米兹”级后几艘航空母舰,安装了一系列助降系统。

(一) 着舰监视引导雷达。

下面是复杂气象或夜航时,各种雷达引导工作程序:① 飞机在空中先由“塔康” 无线电战术导航系统引导沿预定航线飞行,单台测距测向作用范围达500海里以上,而由若干军舰“塔康”组成战术区域导航,可达1000海里范围。可有效引导飞机离开或返回母舰。② 通过交通管制雷达1部(SPN-43F-E波段)有效控制即将着舰的飞机在等待航线上盘旋,得到管制员允许,飞机下降高度加入进场通道;③ 入场控制雷达1部(SPN-42-C波段两坐标)在母舰舰尾后3-4度放射角、长度4-15公里、高度0-762米范围内,组成引导区,为飞机提供与母舰的方位角和高度、距离信息,由航管中心领航员引导飞机沿预定方位角抵近到距离母舰着舰点4000米的位置;④ 精密进场控制雷达1部(SPN-41-J波段),接续监视飞机是否按预定下滑道下降,由进场雷达控制员引导飞机准确抵近距离母舰着舰点1000米的位置;⑤ 精密着舰控制雷达2部(SPN-46-K波段、SPN-44-F波段)由于该雷达采用K波段,在复杂雷雨天受干扰较小可全天候引导,对飞机最后阶段的下滑修正调整及着舰成功起着关键作用。⑥ 舰载机上有全套的雷达信号接收系统,信号经过机载计算机系统处理,无间隔的将下滑道信息连续传递到座舱瞄准具平显上,飞行员通过平显在目视寻找母舰的同时,各种电子信息业尽在眼底,对飞行员判断、对正、保持、修正“下滑点”帮助极大。

(二) 菲涅耳光学透镜助降系统

在白天正常气象条件下,上述雷达多数并不开机,少数雷达将飞机指引到1000米位置(领航气象学叫“能见度大于10公里”),就全靠飞行员自己的着舰驾驶术了。毕竟让飞机降到如此狭小的甲板上,保持下滑点很难,母舰配有“目视”助降系统,就是大名鼎鼎的“菲涅耳光学透镜助降系统”。


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2-1b 上图是里根号核动航母甲板上的“菲涅耳光学助降系统”;


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2-1c 上图为布什号核动航母甲板上的“菲涅耳光学助降系统”。仔细看二者略有区别,出厂更晚的布什号同时布置两套菲涅耳光学助降系统,后面一套的与里根号一样,但前面一套好像挺简易,没有LED灯箱板,铁架子上直接布置灯光组阵。

菲涅耳光学助降系统由英国海军中校格德哈特发明。第一代航母“光学助降镜”,由一面大曲光率的反射镜和舰尾一盏强光照射灯,通过3.5-4度的夹角,把灯光反射到空中,飞行员沿着光柱的指示下滑,并控制自己飞机的高低位置,安全降落在甲板上;该系统受海浪颠簸影响较大,飞行员往往会丢失光柱并较难捕捉到。第二代菲涅耳光学助降系统产生于1963年前后,由英国研制成功,就是今天的“菲涅耳光学透镜助降系统”,目前第三代改进型“菲涅耳光学透镜助降系统”IFLOLS准备装备建造中的最新型“福特”级超级航母上。

菲涅耳光学透镜助降系统的灯光配置和引导方式。


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2-2上图为菲涅耳光学助降系统的灯光配置组成示意图。

1. 基准灯。


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2-3 上图为基准灯灯组。灯箱左右各有六盏绿色基准灯成一排与甲板平行,飞行员下滑时能看到基准绿灯亮,表示飞机已经进入下滑道范围,如果看不见说明飞机偏离正常位置较远,需要赶快修正。如果基准绿灯关闭,说明母舰发生意外不能着舰。

2. 禁降灯。


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2-4a 上图为禁降灯灯组。禁降灯有两组(列),左右各两列12盏灯(共24盏)。当允许着舰时,禁降灯最上边的4盏(左右各两盏)绿灯亮,其它灯都关闭(叫“切断”);如果禁止着舰,禁降灯最上面的4盏绿灯被关闭(切断),余下的20盏(左右各10盏)均亮起红灯。


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2-4b 上图为禁降灯(红灯)被切断,绿灯亮允许飞机着舰。


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2-4c 上图为禁降灯(红灯)打开,绿灯熄灭,禁止飞机着舰。

3. 菲涅耳透镜灯


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2-5a 上图为菲涅耳透镜灯灯组。灯箱正中央竖排一组上下5盏“菲涅耳透镜灯”,由上到下同时发出1-5层光束,每层光束保持不同角度和不同颜色,飞行员位于不同下滑位置(或高或低或正常)只能看到其中一盏。1#灯(黄色),2#灯(黄色),3#灯(橙色),4#灯(红色),5#灯(红色)。

① 下滑位置正常


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2-5b上图为飞机下滑位置正常时所见灯光。以基准绿灯为基准,飞行员保持下滑点时,如果看到3#橙色灯且与基准绿灯平行,说明下滑角(下滑位置)正确;

② 下滑位置偏高


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2-5c上图为飞机下滑位置偏高时所见灯光。如果看到一盏黄灯亮且高于基准绿灯的(1#、2#),说明飞机下滑位置偏高了(下滑角大),要适当降低高度;

③ 下滑位置偏低


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2-5d上图为飞机下滑位置偏低时所见灯光。如果看到的是红灯亮且在绿色基准灯之下(4#、5#),说明飞机下滑位置偏低了,需要拉杆上升一点,红色表示危险。

④ 菲涅耳透镜灯全部关闭

当母舰禁止着舰时,菲涅耳透镜灯也全部关闭。

可见,基准灯和禁降灯属于信号告示灯,而“菲涅耳透镜灯”才是真正判断下滑角大小、下滑位置高低的校准修正灯。

(三)甲板着舰区指挥人员

为了保障舰载机顺利着舰,在甲板着舰区左舷,还有一组人员负责目视监督并协助飞行员着舰,全部由经验非富的飞行员轮流担任,他们熟悉每名飞行员的驾驶习惯,通过无线电通话设备和控制“菲涅耳透镜灯”,及时提醒飞行员修正错误。


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3-1 上图为甲板着舰区飞行控制官在工作

每次执勤有6-8人,一名资深飞行军官担任长官。具体分工:① 1名飞行任务联络员,负责接受飞控中心指令,了解每架着舰飞机起降情况;② 2名TV监视员紧盯摄像机和雷达监视器,并大声通知指挥官飞机下滑情况;③ 2名目视观察员凭经验目视判断飞机下滑偏差并听取TV监督员的报告,指挥飞机修正;④ 2名决断控制员,手举“禁降灯”开关器(一绿一红),发现100米距离内下滑情况不妙,立即切断绿灯全部转换成“禁降灯”(红灯),警告飞行员立即“复飞”(逃逸);一旦飞机复飞成功,还要马上切断“禁降灯”(红灯)恢复绿灯,保证后续飞机继续着舰;⑤ 1名指挥官密切注意飞机着舰后是否勾住阻拦索,一旦发生意外,指挥官大叫“复飞、复飞”,他的话筒能压倒所有人的通话而不受干扰;⑥ 1名信号员手持绿色信号板(或红色),跪在阻拦索左后侧,一旦灯光及无线电故障,使指挥信息不间断。

下面一组图,显示甲板着舰飞行指挥官在紧张工作


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3-2~5

后记:航母舰载机着舰,是在陆基跑道飞机降落基础上发展的。两者有共同点,这在位于佛罗里达州的美国《海军航空学院》、《海军航空兵军官候补生学校》飞行训练中心的教学计划中体现。其陆地训练分:预训(相当我空军的预校)、初级飞行训练(T-6G初级教练机)、中级飞行训练(T-38C高级教练机),战斗飞行训练(F/A-18A完成空地战术及夜航等科目),要求与空军基本一样。只有全部考核合格才有资格进入高级飞行训练阶段。先使用F/A-18模拟机和F/A-18B教练机训练,总学时为500小时后,没被淘汰者进入海上训练并完成航母基础训练,从《海军航空学院》毕业。毕业并不意味着能真正成为舰载机飞行员,首先要转入海军航空兵补充训练中队(时间6个月);再进入舰队作战候补联队,完成实战科目和母舰夜航起降训练(时间5周),才能真正成为航母飞行队“菜鸟”飞行员(军衔上尉),前后历时6-8年。所以有人形容:空军飞行员是用金子堆积起来的,舰载机飞行员则是用白金钻石堆积而成,一点不假。

说明:

1.文中照片为视频截图。

2.所有说明图示,为老卡使用Ph0toshop工具制作 。

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

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选择下滑点位置


你怎么就没看见有“理论上”三个字,就要进场了,你还摇来摇去的,这不是给自己填堵?本来难度就大,难道不是干扰越少越好?要是开过飞机也说这样的话,恐怕是得了健忘证了吧?

在降落时,最理想的下滑着舰过程是匀速,油门保持不动,如果认为下滑降落是减速过程,那就错了,只有降落到甲板上钩上阻拦索后才是减速,陆基机也是一样!

关于舰载机降落及飞行员训练,楼主谈的非常精彩,不过这些都是纯技术性能的,要想看到观念上的新见解,还得到这里一看!http://*/data/thread/12171906/2729/66/32/6_41.html

64楼kjlzywz

 以下是引用redsock2009 在第61楼的发言:
楼主也不知道是在那个地方看到某位专家会说出这样的话?要说降落下滑阶段,理论上不管是舰载还是陆基,都应该是匀速下降,这样最好,翼面也不用动了,升力保持在一个衡定水平,只要微调整,

你可太自以为是了!不瞒你说,老卡飞战斗机20多年,没任何一种飞机是等速下滑。怎么说你呢?嗨,自作聪明之极品也。

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