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米格-29KUBR在空中等候更换阻拦索,俄罗斯海军一架苏-33舰载机在12月3日试图在

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  来源:北京晚报  

  俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母这次出击叙利亚从一开始就被负面消息纠缠,西方国家嘲讽冒着黑烟的俄罗斯航母是“重演第二太平洋舰队悲剧”(日俄战争期间俄将波罗的海舰队调往远东作战,结果遭到惨败)。继上月一架米格-29KUBR战斗机因航母阻拦索故障难以修复,耗尽燃油坠毁之后,12月3日,又一架俄罗斯苏-33舰载战斗机坠毁。事故原因据称是着舰时阻拦索断裂,飞行员弹射逃生,相关报道已经得到俄罗斯国防部确认。这次事故表明,俄罗斯“库兹涅佐夫”号航母确实存在带病参战的问题,其阻拦索系统很可能存在设计缺陷。中国“辽宁”号的阻拦系统是我国自行研制,与俄航母不同。

半个月坑了两架舰载机 这样的航母阻拦索幸亏没买

  钩住第几道航母阻拦索得满分?

图片 2(资料图)2005年时一架苏-33舰载机因阻拦索断裂坠海

图片来源于网络

  10月份,我国首艘航母“辽宁舰”上的退役女雷达兵古丽帕丽参加电视台节目,讲述了她在航母上的三年经历。这名女兵谈到我国曾被嘲笑“造不好航母的阻拦索”,最终却令俄罗斯专家折服。航母的阻拦索究竟有多大意义?

图片 3俄罗斯国防部公布的苏-33舰载机从“库兹涅佐夫”号航母上起飞的画面

12月5日,俄罗斯国防部发布消息称,一架苏-33战斗机在“库兹涅佐夫”号航母上降落时坠海,飞行员成功逃生。据悉,这架战斗机当天在叙利亚执行任务后,降落时因阻拦索断裂而冲出甲板。

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  12月5日,美国《航空家》网站报道称,美国国防部消息源透露,俄罗斯海军一架苏-33舰载机在12月3日试图在“库兹涅佐夫”号航母上降落时坠入地中海。

俄罗斯唯一现役航母“库兹涅佐夫”号,冒着黑烟执行反恐任务以来,这已经是第二次因为阻拦索问题导致舰载机失事。11月14日,一架米格-29KUBR在“库兹涅佐夫”号航母降落时失事,有分析认为,这次坠机是由于前一架次舰载机降落时,将阻拦索拉断,米格-29KUBR在空中等候更换阻拦索,然而盘旋时间过长,导致燃油耗尽双发停车,最终坠海。

  阻拦索技术

  据报道,这架战斗机是在第二次试图着舰时坠海的,当时天气状况很好(能见度超过10公里,4级海况,12节风),似乎该机未能钩住阻拦索,结果坠入大海。

舰载机“生命线”绝不是几根钢索那么简单

  更加“王道”的辅助降落设施

  稍后俄罗斯国防部证实了这一报道,并表示当时舰载机勾住了阻拦索,但阻拦索意外断裂,导致飞机坠毁,飞行员弹射逃生。

航母上的阻拦索被称为舰载机的“生命线”。在航母上降落时,舰载机的飞行速度高达300千米/小时,相当于“砸”在甲板上,从舰载机尾钩与阻拦索“拉钩”开始到飞机停下全程时间只有2到3秒,没有这根“生命线”,舰载机根本无法在100米左右的降落距离内安全着舰。

  解决战机在航母起飞、降落问题的一种思路,是把舰载机改为“垂直起落”战斗机,最典型的是直升机。然而直升机的速度、航程和战斗力都远不如固定翼飞机。

  考虑到11月14日,一架米格-29K舰载机在接近航母时坠毁,这是俄罗“库兹涅佐夫”号航母的舰载机部队在短短三个星期内损失的第二架飞机,对于正在叙利亚执行作战任务的俄罗斯海军航空兵而言,这是一个沉重的打击。

然而,要将时速近300千米的舰载机速度降为零,并不是几根钢索就能做到的,隐藏在航母甲板下复杂的阻拦装置才是其核心。

  更先进的方案是在固定翼飞机上加装垂直起降发动机,起飞与降落时能产生直接向下的推力。这样,无须以太高的水平速度产生升力,就能实现短距离的起飞降落。不过,垂直起降尽管对甲板要求大幅缩小,却也存在明显弊端。首先是太费油,大大减少了飞机的航程和作战半径。其次是垂直起降能够承受的重量有限,必须大幅度削减飞机的载弹量,从而影响战斗力。

  观察者网军事评论员表示,据此前报道,俄罗斯海军的苏-33战斗机还发生过两起坠毁事故。其中一次是在2001年一次飞行表演中意外坠毁;另一次则发生在2005年9月5日,当时一架俄罗斯海军苏-33舰载机在北大西洋上着舰时由于速度过高拉断阻拦索,落入海中,这次坠毁有视频记录。

“现代航母普遍使用的是液压式阻拦系统,它由制动器械、液压缓冲系统以及冷却系统组成。”中国船舶信息中心柳正华研究员在接受科技日报采访时表示,这一系统由美国海军航空局研制,已使用发展80余年。

  航母上应用更广泛的降落是依靠阻拦索、防冲网技术。这项技术的原理非常简单,就是在甲板上设置带阻力的“绳索”,当高速行驶的飞机即将降落时,这些绳索可以“拖拽”住飞机,使其速度迅速降低,直到停止在飞行甲板上。而在绳索的尽头,还可以设置一些网,如果飞机没能被绳索拉住,还可以用网将其拦下来。

图片 5俄罗斯唯一的航母“库兹涅佐夫”号的阻拦索似乎并未彻底解决长期存在的技术问题

舰载机降落时,尾钩挂上阻拦索后,阻拦索一边通过滑轮阻尼器减缓飞机速度,一边不断把动能传递到压缩空气罐。此时,隐藏在甲板以下的整个阻拦系统同时工作,将冲击带来的巨大动能转化为液压油的热能和压缩空气的势能,使得飞机受到缓冲并实现制动。

  就阻拦索和防冲网而言,很显然,阻拦索是更加“王道”的辅助降落设施。首先阻拦索占用的空间较少,便于多重部署,互不干扰。更重要的是阻拦索可以仅仅钩住飞机上的某个专门器件,对阻拦索本身和飞机,都几乎不存在损害。在成功降落之后,飞机与阻拦索可以迅速脱离,飞机可以进行下一流程任务,阻拦索则可迎接下一架飞机。

图片 6中国“辽宁”号航母的阻拦索系统是国内自行研制

当着舰飞机的前冲运动停止时,甲板阻拦索和滑轮绳索中的应变能将会使飞机稍微往回滑动一下,这样,阻拦索就会自动从飞机尾钩上脱落。通过操作复位阀,就能使阻拦索返回到原位,为下一次阻拦做好准备。

  相反,防冲网不但占用空间较大,而且阻拦方式不是“拉住”而是正面“挡住”,整架飞机一头“撞入”网中,对防冲网本身和飞机,都可能造成损害。而在阻拦之后,要让飞机脱离防冲网,也麻烦。因此,在阻拦索-防冲网的体系中,素来都是把阻拦索作为主要降落手段,而防冲网仅作为阻拦索万一失败后的紧急预案。

图片 7阻拦索并不是单纯依靠钢缆的强度来拉住飞机的, 要给予飞机足够的停止力,又避免钢索被拉断,实际上需要相当复杂的控制系统,图为美国海军Mk7型拦阻系统

航母的阻拦索是一种消耗品。在舰载机的飞行任务前,要进行细致检查,是否出现了安全隐患需及时更换。有评论认为,短短一个月不到,库舰就出现了两起阻拦索引发的事故,只能说是库舰的甲板作业人员对阻拦索的维护保养和任务前检查出了疏漏。

  早期阻拦索

图片 8美国新一代阻拦系统,采用液压扭力装置取代了原来的液压油缸,可以进一步提高拦阻着舰安全性

阻拦索没有拦住中国航母发展

  捕捉钢铁飞虫的“蛛网”密布甲板

图片 9着舰对于任何一个国家的海军航空兵舰载机都是一个难题,即使美国海军也出现过这样的事故

由于阻拦索问题,“库兹涅佐夫”号航母在此次任务中已损失两架舰载机。除了导致战机失事,阻拦索断裂对于航母甲板上附近区域的飞机、人员非常危险,美国航母的一次阻拦索断裂事故,致使8人受伤,网上流传的一段视频显示,一名舰面人员一跃而起,才躲过像鞭子一样乱甩的阻拦索。

  阻拦索作为简单有效的着舰手段,几乎和航母同时问世。不过,其原理虽然简单,但实现起来却很复杂。现代阻拦索两头连接的是复杂的阻力产生装置,在被飞机“绊住”后逐渐产生阻力,最终把飞机拉住。

图片 10技术、勇气、精益求精的精神是航母航空作业必不可少的要素,任何成熟的舰载航空兵部队都是从事故中走来的

阻拦装置是航母工程的核心技术、关键设备,对材料、机械设计等有着非常严苛的要求,世界发达国家无一例外对此严加管控封锁,因此质疑中国航母阻拦设备真实性的言论一直不绝于耳。

  实现阻拦索的阻力有多种不同方式。将阻拦索完全固定在甲板上,则这个阻力完全来自阻拦索本身的弹性。一旦超出弹性范围,双方的作用力变成“硬拽”,结果不是阻拦索被拉断,就是飞机被拉坏。

2011年底,针对外媒关于俄罗斯拒绝对中国出售航母阻拦索装置的报道,国防部新闻发言人杨宇军回应称“毫无根据”。他同时表示,中国航母平台的主要系统装备,包括阻拦索在内,都是自主研发和改装的。

  在阻拦索两端加挂重物,这样飞机产生的冲力被消耗于拉拽重物的运动中,称为重力阻拦。首先安装上重力阻拦装置的是美国的“兰利”号航空母舰。1922年该舰由运煤船改装而成。“兰利”号航母的两舷各竖立起一个支撑塔,阻拦索通过滑轮组绕过支撑塔,两端连上重物。当飞机钩住阻拦索后,把阻拦索往前拖拉,带动重物沿支撑塔上升,达到降速的目的。

2012年11月23日,我军飞行员驾驶国产歼-15舰载机首次成功降落航空母舰“辽宁舰”,报道称,“一举突破了滑跃起飞、阻拦着舰等飞行关键技术”。阻拦索并没有拦住中国航母的发展。

  还有一种是液压阻拦索。这种阻拦索在1924年由英国人设计成功,并于1927年引进到美国,至今已经使用了近百年。在二战时期的航母甲板上,可以看到航母上设有10至15道阻拦索和3至5道防冲网,密密麻麻,简直就像捕捉钢铁飞虫的蜘蛛网一样。

美“先进阻拦装置”能实现自身“健康监测”

  当代阻拦索

目前,比较典型的阻拦系统是美国航母普遍采用的MK7液压阻拦系统。专家指出,随着航母发展新需求的出现,这一型号劣势日渐凸现。

  一门海军强国的必修课

12月1日,美国通用原子公司官网报道称,该公司研制的“先进阻拦装置”已于今年10月13日完成了首次对F/A-18E“大黄蜂”舰载机的降落阻拦试验,据悉,下一步,该公司计划在正在调试状态中的“福特”号航母上,对AAG装置进行舰上测试。

  现代航母普遍使用的液压式阻拦系统,一般由制动器械、液压缓冲系统以及冷却系统组成。

柳正华告诉科技日报记者,此套“先进阻拦装置”中,阻拦机和软件控制系统是最重要的部件。他解释说,阻拦机是吸能部件,构成很简洁,包括水力涡轮等结构;软件控制能够精确控制飞机阻拦着舰的过程,并能控制飞机在甲板上停止的距离;此外,“先进阻拦装置”的阻拦索采用了一种轻质合成缆索,这可以减少系统总惯性,降低结构载荷,并缩小滑轮减震器尺寸。

  比较典型的阻拦系统是美国航母普遍采用的MK7液压阻拦系统。当舰载机尾钩挂上阻拦索后,拉动滑轮索,带动主液压缸的活塞,将主液压缸里的油液经过控制系统,挤压进蓄能器。这个过程中产生压力损失,从而使飞机逐渐减速。在冲跑的末端,控制阀开口完全封闭,活塞及其相连的运动滑轮组停止,控制飞机完全停止。

“‘先进阻拦装置’是美国未来采用的航母舰载机阻拦设备,用于替换现役航母上的MK7型液压阻拦装置。”对于“先进阻拦装置”的优势,柳正华认为,现役航母上使用的液压阻拦装置只有一种吸能部件,而“先进阻拦装置”有三种吸能部件,只要任何两个可用,就可以保证舰载机的安全着舰。

  MK7使用的滑轮缓冲装置可充分消减飞机挂索的钢索张力峰值,并消除阻拦过程中因滑轮转速不同而引起的钢索震颤。它适用范围广,重量变化较大的飞机可以在该系统作用下实现相同距离内着舰降落。

此外,他指出,经过多年的发展,液压阻拦装置已经达到了开发的极限,不适合阻拦更重的舰载机和轻质无人机,但“先进阻拦装置”可以调节的阻拦力范围更宽,既可以回收携带更多弹药的舰载机,也适合阻拦轻质无人机;并且解决了阻拦降落过程中,舰载机受力不均匀问题,有利于延长舰载机寿命。

  但MK7依然存在诸多不足。首先,其结构复杂,体积较大,日常维护保养困难,需耗费大量人力物力,这与未来新型航母控制人员规模、加强自动化水平和模块化操控的趋向背离。其次,这套系统的拦阻力量较生硬,不能精确控制,容易导致舰载机的尾钩及与尾钩相连的机体部件疲劳老化。

同时,“先进阻拦装置”将嵌入健康监测系统,可以通过仪器测量关键参数,分析数据确定系统的健康状态。柳正华表示,利用这些技术,可以通过判定条件决定是否需要维修,而不是等到出现问题后才进行维修。

  当代阻拦系统的发展,主要是在提高系统性能,加强通用性、机动性,使得对飞机的阻拦过程更加平稳,使系统能适应大范围的飞机(主要是重量更大、速度更快)降落。在此基础上,还要寻求缩短停机距离,减少设备使用的客观条件限制,便于快速部署、转移、安装等。

  美国未来的航母将采用现代化的全电力推进系统,原本的液压阻拦也将改造为电磁式阻拦装置。美国在“福特”级航母上就使用了AAG电磁阻拦系统。在该系统中,滑轮阻尼器中增加了测量拉力的传感器,能够直接把不同的拉力信号传送给中央集中控制器,然后由中央控制器根据拉力的不同大小,启动相应的控制流程。液压设备中的压缩气缸换成了钢丝绳卷,通过控制电流大小实现均匀过载。

  阻拦索可以说对航母编队必不可少。世界各大海军强国都投入大量人力物力,研究阻拦索技术。目前,全球能够自行研发阻拦索的国家,包括美国、俄罗斯、英国和中国。同为“五常”的法国尚不具备此种技术。

  不是随便钩住就行

  钩住第二道最好!

  当代航母上一般有3至6道阻拦索。第一道阻拦索一般设在距飞行甲板尾端36米至51米处,每道阻拦索之间的间隔约为12米至18米,拦机网设在最后一道阻拦索前面,平时并不设置,一旦着舰需要,甲板人员在两分钟内即可支起防冲网。一般情况下,飞机降落是用不到防冲网的。

  当飞机即将在航母上降落时,首先减速接近,放下起落架和襟翼,放下尾钩,向甲板尾部俯冲。这样,当飞机高度足够低,其尾钩就可能钩住间隔布置在甲板上的多根阻拦索中的一根。

  接着,飞机尾钩钩住阻拦索继续向前滑跑,阻拦索给飞机施加向后的作用力,使飞机的速度越来越小,直至安全停在甲板上。

  在飞机完全停止的瞬间,会被阻拦索的拉力向后继续猛拽一下,产生很小一段向后滑动,这样阻拦索就会自动从飞机的尾钩上脱落,恢复到原来的位置,为下一架飞机的降落做准备。

  如果着舰时没有钩上任何一道阻拦索,那么,飞机只能加大油门,从航母甲板上空掠过,然后兜一圈再重新降落。

  不过,航母上的几道阻拦索,并不是“随便钩住一道”就行的。以美军为例,4道阻拦索中,飞机如果能钩住第2道、第3道是最好的。其中钩住第2道是最优方案和首要着舰“勾引”目标。如果钩到第2道成功,就能有较长的滑行空间。即使钩第2道失败,还有第3道作为次优方案。如果第3道也没钩住,那就只能指望第4道,否则就得重来一次了,弄不好还有坠海危险。

  至于第1道阻拦索,距离航母后端太近,如果某架飞机居然钩上了第1道阻拦索,就说明它降落过早,很可能在到达甲板上空之前就已经低于规定的高度了,实际上冒了撞击甲板的风险。

  阻拦索事故成“夺命刀”

  美军:阻拦索断裂后如巨蟒横扫甲板人员

  一旦阻拦索发生故障,将造成致命的后果。作为世界头号军事强国的美国,其阻拦索事故就发生了不少。

  2003年9月11日,正在阿富汗战争和伊拉克战争中威风八面的美军举行了纪念“9·11”演习。“华盛顿”号航母上的一架FA-18大黄蜂战斗攻击机在降落时出现事故。飞机成功钩住了阻拦索,谁知阻拦索因为维护不当,竟然猛地断裂。这下,已经部分减速的飞机一头栽进了海里。飞行员在坠海前成功弹射获救了,然而甲板上的人却惨了。“大黄蜂”重达30多吨,它的冲击力量大部分被阻拦索吸收。这蕴含了强大势能的阻拦索断裂后,如两条巨蟒一样,迅速横扫甲板。从当时的视频中可以看到,有位身穿黄色制服的工作人员灵敏跳跃,避开了夺命钢索,但他的同事们却没那么幸运,共有12人被钢索扫倒,其中数人双腿被扫断。幸亏航母上医疗先进,才侥幸捡回性命。

  2016年3月18日,美国“艾森豪威尔”号航母上的一架E-2C预警机在降落时,成功钩住了阻拦索,操作也正常。但因为阻拦索吸收动能的储能装置发生故障,无法产生足够的拦阻能量,因此未能拉住E-2C预警机。E-2C预警机一头从航母前方冲了出去,幸亏飞行员临危不惧,猛推油门,加之E-2C预警机本身是螺旋桨飞机,起飞速度较低,于是E-2C预警机成功复飞。最后,这位飞行员被军方嘉奖,也算不幸中的万幸了。

  俄军:等不及更换新索,米格-29一头坠海

  俄罗斯的航母从数量和规模上来说远不及美国,但阻拦索事故也曾令其损失惨重。

  2005年9月,“库兹涅佐夫”号在北海进行训练,一架苏-33舰载机完成任务后降落,尾钩已经钩住阻拦索,岂料阻拦索突然断裂,苏-33来不及重新起飞,直接冲出甲板,坠入大海。

  2016年冬,在叙利亚地区反恐的“库兹涅佐夫”号接连出现事故。11月14日,数架俄军舰载机依次在甲板降落,第一架成功着舰,第二架虽然勉强着舰,但在着舰时,拉断了第二道阻拦索,最后勉强钩住第四道阻拦索停下,但已经导致了几道阻拦索纠缠在一起。于是,舰上的地勤人员迅速进行维修更换工作。这时,原本排序着舰的第三架米格-29战机,只好在空中盘旋等待。最终,来不及等到阻拦索修好,就耗尽燃油,坠落大海。当年12月5日,另一架苏-33又在着舰时拉断阻拦索,坠入海中。事后,俄方表示,阻拦索使用了来自乌克兰生产的材料。

  印军:战机被阻拦索直接拉下砸向甲板

  做着大国梦的印度同样吃过阻拦索的亏。印度的主力航母“维克拉马蒂亚”号是购买自俄罗斯的二手航母。然而,这艘航母原本设计时只用于搭载轻型的垂直起降战斗机,印度则要在其上搭载米格-29等重型战斗机。

  2014年6月,印度飞行员驾驶米格-29K战斗机在“维克拉马蒂亚”号上降落,原本计划钩住三根阻拦索中的第二根,但实际操作中却闹了乌龙。这架飞机错过第二根后,挂上了第三根阻拦索。不幸的是,飞行员认为自己着舰完全失败,加速启动复飞。于是,这架米格-29K先是高飞数米,接着就被第三根阻拦索直接拉下,生生砸向了飞行甲板,导致飞机前起落架被砸坏。

  中国阻拦索

  自力更生

  不断突破

  中国拥有航母是近年的事,但对于阻拦系统的研究则早已开始,在20世纪即已研究出飞机阻拦系统,不过是以拦阻网为主。从20世纪末开始,随着航母工程正式启动,中国对阻拦索的研发也不断取得突破。

  由于航母阻拦索的重要意义,各大国对此都极为看重。美国当然不会向中国提供阻拦索的技术。而与中国合作较多的俄罗斯,也出于自身利益考虑,在阻拦索技术方面对中国遮遮盖盖,经过马拉松式的谈判,在最后关头拒绝提供阻拦索技术,一度几乎造成辽宁舰服役的瓶颈。为此,外国不少媒体曾质疑中国能否真正让航母投入使用。

  不过,这难不倒聪明的中国人。中国科研团队一边尽可能地借鉴别国的先进技术,一边总结我国自身研发阻拦系统的经验教训,终于造出了属于我国自己的阻拦索。2012年11月,我军飞行员驾驶国产歼-15舰载机首次成功降落在辽宁舰上。阻拦索并没有拦住中国航母的发展。

  西方国家曾狂傲地说“中国不可能制造出合格的阻拦索”,但中国不但做出来了,还让俄罗斯海军专家自叹:比“库兹涅佐夫”号上的阻拦索更先进。

  目前,我国已开始装备国产电磁阻拦系统。2016年12月央视新闻联播曾报道,新一代航母阻拦装置可拦阻瞬时载荷超过150吨的舰载机。该项技术与美国在“福特”号上采用的电磁系统大致处于相当水平,某些方面还超越了美国。例如,用新型结构代替美制的锥形大卷筒,横向尺寸缩小三分之一,重量减少三分之二,进一步改装了阻拦装置的阻尼特性。

  原标题:辽宁舰女兵:中国曾被嘲造不好阻拦索 结果让俄专家折服

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