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近日，在地中海執(zhí)行反恐任務的俄“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。現(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急回收艦載機。與可以重復使用的攔阻索不同，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有4道攔阻索，第一道設在距斜甲板尾端55米處，然后每隔14米設一道，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