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近日，在地中海執(zhí)行反恐任務(wù)的俄“庫茲涅佐夫”號航母再次發(fā)生事故，一架蘇-33艦載機因航母攔阻系統(tǒng)故障，著艦失敗不幸墜海。為此，部分艦載機不得不轉(zhuǎn)場至陸地機場，航母也靠泊敘利亞港口。
在航母的各大組成部分中，攔阻系統(tǒng)雖不起眼，卻是艦載機成功著艦的關(guān)鍵裝備，決定著艦載機能否安全“回家”。早期的攔阻索在航母上如何工作？后期又做了哪些改進措施？美國最新“福特”號航母將配備哪款先進攔阻索？本文將一一解答。
索網(wǎng)結(jié)合——
艦載機著艦“雙保險”
航母是人類海戰(zhàn)兵器中最偉大的發(fā)明之一，作為航母的主力“打手”，艦載機能否從航母上安全起降是航母技術(shù)的關(guān)鍵。與起飛相比，高速飛行的艦載機在搖擺不定的航母上降落難度更大，不僅要求飛行員有高超的技術(shù)和穩(wěn)定的心理素養(yǎng)，還需要可靠的飛機攔阻裝置，以幫助艦載機在100多米的甲板上迅速降速至零。早在1911年，“賓夕法尼亞”號裝甲巡洋艦便利用攔阻索，首次實現(xiàn)飛機攔阻降落。截至目前，人類已經(jīng)先后研發(fā)了重力式、制動式、液壓式、液壓緩沖式、渦輪電力式等多種類型的攔阻裝置。
航母最早使用的是重力式攔阻裝置，它的結(jié)構(gòu)非常簡單，實際就是兩端系上沉重沙袋的粗麻繩。使用時把繩子拉緊橫向布置在艦載機預(yù)計降落的甲板上。艦載機降落時，機身下面的尾鉤鉤住一根攔阻索，沉重的沙袋與甲板產(chǎn)生的摩擦力使飛機減速。為了提升攔阻效果和成功率，早期航母通常布置十幾根甚至二十多根攔阻索。重力式攔阻裝置雖然方便，但攔阻能量較低，在螺旋槳艦載機時代尚能發(fā)揮作用，進入噴氣式戰(zhàn)機時代后就失去了使用價值。不過，這種橫跨甲板布置攔阻索的方式和攔阻原理一直沿用至今，成為各國航母攔阻裝置的標準配置形式。
與攔阻索相伴而生的還有攔阻網(wǎng)。1926年，美國海軍格利上尉駕機在“蘭利”號航母降落時，尾鉤沒有鉤住攔阻索，飛機徑直撞向了停在甲板上的機群，12架飛機受損。事故發(fā)生后，艦長決定用木架和纜繩在飛行甲板前架起一道網(wǎng)，用于攔阻降落失敗的飛機，這就是攔阻網(wǎng)的由來。此后，由攔阻索和攔阻網(wǎng)組成的雙重攔阻系統(tǒng)逐步成型?，F(xiàn)代航母配備的攔阻網(wǎng)一般由高強度尼龍材料制成，用于在艦載機尾鉤、起落架出現(xiàn)故障、飛行員受傷、燃油耗盡等情況下應(yīng)急回收艦載機。與可以重復(fù)使用的攔阻索不同，攔阻網(wǎng)使用一次后必須更換。
柔韌性好——
可承受85萬牛頓的拉力
隨著艦載機重量和飛行速度的不斷增加，航母的攔阻系統(tǒng)進一步改進和升級，目前液壓緩沖式攔阻裝置是現(xiàn)役航母的主力，其中最具代表性的便是美國海軍MK7型攔阻系統(tǒng)。它主要由攔阻機、攔阻機驅(qū)動、攔阻索支撐以及鋼索固定緩沖等系統(tǒng)組成。最新型的MK7-3型能夠回收時速130千米、重約23噸的艦載機，攔阻距離約為100米，可以滿足西方國家現(xiàn)役艦載機的著艦需求。
在攔阻系統(tǒng)中，與艦載機直接接觸的是攔阻索。美國海軍航母一般設(shè)有4道攔阻索，第一道設(shè)在距斜甲板尾端55米處，然后每隔14米設(shè)一道，由弓形彈簧張起，高出飛行甲板30-50厘米。艦載機著艦時，飛機尾鉤鉤上甲板上間隔布置的一根攔阻索，隨后在慣性作用下拖著攔阻索前行。這時甲板下的滑輪與液壓阻尼緩沖器的緩沖吸能使艦載機在2-3秒內(nèi)減速為零。飛機停止后，攔阻索解脫下落，自動復(fù)位，準備迎接下一架著艦機的到來。
由于要承受艦載機的巨大沖擊力、甲板的摩擦力，以及各種化學(xué)物品和海水的腐蝕，攔阻索不僅要有很高的強度，還需保持很好的柔韌性和耐腐蝕性，對索體材料和編織工藝要求極高。美軍航母的攔阻索直徑約35毫米，由6股鋼絲繩組成，每股由12根主鋼絲和12根輔鋼絲緊密纏繞，最大可承受約85萬牛頓的拉力。因此，攔阻索是不折不扣的高科技產(chǎn)品，目前世界上能夠制造的只有美國、俄羅斯等少數(shù)國家。此次俄航母攔阻索發(fā)生故障，除本身質(zhì)量可能存在問題外，維護保養(yǎng)不到位的原因也無法排除，這也折射了蘇聯(lián)解體后俄造船業(yè)技術(shù)倒退的現(xiàn)實。
智能高效——
渦輪電力攔阻橫空出世
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展和改進，目前美國海軍的MK7系列攔阻系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟。不過，該系統(tǒng)依然存在很多短板，難以滿足美軍下一代航母和F-35艦載機的需求。首先，這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積比較大，日常維護保養(yǎng)困難，需耗費大量人力、物力和財力，這與美國新型航母削減人員編制、提升自動化水平和效費比的要求背道而馳；其次，這套系統(tǒng)的攔阻力量比較生硬，不能精確控制，巨大的拉拽力導(dǎo)致艦載機的尾鉤以及與尾鉤相連的機體部件容易疲勞老化，縮短艦載機的服役壽命。最為關(guān)鍵的是，這套系統(tǒng)對著艦戰(zhàn)機的重量和速度的限制區(qū)間比較窄，導(dǎo)致艦載機必須放掉多余的燃油，拋掉彈藥“瘦身”后才能安全降落，這顯然會造成很大的浪費。
為此，2003年，美國海軍委托諾斯羅普·格魯曼和通用原子公司分別研制先進著艦攔阻系統(tǒng)，經(jīng)過競爭和評估，通用原子公司的渦輪電力攔阻方案勝出。
與MK7型攔阻裝置相比，渦輪電力攔阻的體積更加緊湊，智能化、自動化水平更高，具有明顯優(yōu)勢。一方面，它通過采用更輕的合成電纜系統(tǒng)和電機，擴展了艦載機的著艦重量和著艦速度的范圍，可以滿足質(zhì)量更大、速度更快的新一代艦載機著艦需求。另一方面，這個系統(tǒng)可以根據(jù)艦載機的不同，自動設(shè)定攔阻索的張力峰值，精確控制艦載機尾鉤負載及艦載機在甲板上的停留位置，實現(xiàn)了精確控制，有助于延長艦載機使用壽命，并可以回收無人機。除此之外，渦輪電力攔阻系統(tǒng)還具備自我診斷和維護提醒功能，內(nèi)置程序能自動跟蹤攔阻索磨損情況，幫助艦員及時發(fā)現(xiàn)和修復(fù)系統(tǒng)故障，顯著提升攔阻裝置的可靠性，并且僅需要4名操控員即可完成回收作業(yè)，減少了40多名操作和維護人員，有效降低了系統(tǒng)的全壽命費用。
目前，這套先進攔阻系統(tǒng)已經(jīng)在“福特”號航母上使用，預(yù)計美國海軍未來還將為現(xiàn)役的其他尼米茲級航母換裝。
作者單位：國防大學(xué)