東風21D的“目標”——里根號航母的故事:尼米茲級核動力航母

東風21D的“目標”——里根號航母的故事:尼米茲級核動力航母

抗戰70週年閱兵儀式上,中國官方首次公開了東風-21丁型巡航導彈,也明確表示它是打擊艦船目標的陸基彈道導彈。劍指A國的航母,這也引起了我對航母的關注,恰巧NG有一部相關紀錄片:“Supercarrier into the danger zone”描述的就是羅納德·里根號航空母艦(USS Ronald Reagan CVN-76)。

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圖1、閱兵儀式上的東風21丁

超級航母里根號是美軍武器庫中最大的單一武器,同樣這也是全球之最。“里根號”的艦銘是“和平來自力量。”不同於地面部隊,這艘移動武器平臺可以快速的從國際海域駛向任意地方,里根號這次的任務是前往韓國附近的西太平洋區域,大家對於超級航母而言總是充滿了敬畏之情。里根號航母擁有驚人的規模、速度和力量,它有1096英尺長,20層樓高,滿載時的排水量達97000噸,里根號還能保持較高的機動性,每小時航速達30節(35海里),組員多達5、6000千名。

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圖2、2004年麥哲倫海峽上的羅納德·里根號

里根號是尼米茲級核動力航母中的頂尖選手,造價高達45億美元。這艘超級航母的行動中心就是飛行甲板組員,多達4百餘人的隊伍擁有良好的訓練素養,飛行甲板上充斥著運轉中的噴射發動機,大量的機械噪音和危險的武器,在這裡小的失誤都有可能造成一場災難。

里根號航母的首要任務便是彈射和降落飛機,艦上有4個區域分工合作完成此項任務:機庫(Hangar Bay)、飛行甲板(Flight Deck)、主要飛行控制(Primary Flight Control)、空中交通管制系統(Air Traffic Control)。彈射飛機開始於飛行甲板下三層,擁有82000平方英尺的機庫,將要彈射的飛機由大型液壓升降機提升至飛行甲板上,時間僅需10秒鐘。

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圖3、里根號航母的機庫

負責管理飛機移動的組員被稱作飛行甲板控制,他們位於飛行甲板上層建築中的一個小房間內,主要任務是支援飛行任務、維修、加油和裝載工作。而飛控人員則使用模型來調度飛機的位置,通過飛行甲板上的攝像頭更新飛機的最新狀態。每架飛機都有相應的模型來代替,當飛機在飛行甲板上移動的時候,飛控人員則移動相對應的模型,為了瞭解飛機的實時狀態,他們使用大頭針、螺絲、螺帽、墊圈等做標記。比如紅色大頭針代表著飛機處於警戒狀態,可以在數分鐘內發射到天空,螺帽代表著飛機處於維修狀態,這一整套二戰時期發明的指揮方法仍在起著無可替代的作用。

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圖4、代表飛機的模型

里根號航母當然擁有著歎為觀止的武器系統,最主要的功能是發射和回收艦載機。飛行甲板有4.5英畝大,兩條彈射器位於船首,兩條位於左舷位置。船尾則有3條阻攔索,任何一條都可以將飛機在較短距離攔截在甲板上。而飛機甲板更是一個充斥著組員、燃料和彈藥的地方,任何一個小失誤都有可能引發大的災難,飛行甲板同樣是航空母艦危險係數最高的地方。

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圖5、里根號航母的4條彈射道

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圖6、航母尾部有3條攔截索

當飛機在短時間內起降時,時機的把控至關重要。為了保障人員安全,海軍工程師發明了一套彩虹服裝系統,用來快速識別組員,飛行甲板上顏色代表著角色。黃色衣服:飛行運轉員(Aircraft Handlers),指揮每一架飛機移動;綠色衣服:器材作業員(EquipmentOperators),將飛機鉤在彈射器上和攔截降落飛機。棕色衣服:飛機長(Plane Captains)負責在飛行甲板上管理飛機。紫色衣服:加油員(Fuel Technicians),負責添加飛機燃料。紅色衣服:武器處理員(WeaponsHandlers),負責所有武器和彈藥裝填。飛行甲板上巨大的噪音淹沒了大家的聲音,他們只能依賴手勢和飛行員進行溝通。

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圖7、飛行甲板上,不同的顏色意味著不同的角色分工

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圖8、飛機運轉員

航母的主要飛行控制中心(PrimaryFlight Control)是飛行任務的神經中樞,地處七層樓高的艦橋頂部,經驗豐富的指揮員負責引導飛行甲板上的活動,包括啟動所有的彈射程序。里根號航母全力進行彈射程序的時候,每30秒就有一架飛機從艦上起飛。降落程序可以保障每分鐘降落一架飛機。主飛行控制員監控每架飛機的彈射和降落程序。

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圖9、負責鉤住彈射器的器材作業員

航母組員通過分工、訓練和數年積累的經驗來保障整個程序的安全高效運行,當然還有高科技的艦船信息整合系統(ISIS),它可以列出每架活動的飛機編號和飛行員名字、燃料狀況和最新的替換降落點,這裡的管理員在白天天氣良好的時候協調飛行作業,能見度差或者夜晚的時候就交給了航母空中管制中心(Carrier Air Traffic Control Center)。CATCC坐落於飛行甲板下,它使用雷達追蹤飛行中的飛機和使用無線電傳送降落指令。

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圖10、里根號的“走你”動作

在臨近發射期時艦長會審時度勢的將船轉向迎風面,這會讓飛行甲板上方有充足的氣流,可以在飛機起飛時增加額外的升力。成功彈射的關鍵在於蒸汽驅動的彈射器,這個機械裝置沿著飛行甲板將飛機推至空中,里根號擁有4條各300英尺長的彈射器,裡面由兩條平行圓柱軌道里的活塞構成,同樣位於甲板正下方,一組活動的滑梭連接在活塞上安裝在跑道的溝槽中。

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圖11、蒸汽彈射道里的圓柱軌道

當飛行員和飛機準備妥當後,器材作業員會將機鼻起落架放在彈射器上。彈射杆將飛機連接到滑梭上,阻礙杆讓飛機保持定位直到彈射開始。里根號的核子反應爐加熱蒸汽發生器產生的蒸汽充滿彈射器內的累積槽內,這些高壓蒸汽充滿著彈射器的圓柱軌道。控制彈射器的指揮艙則鑲嵌在飛行甲板中,裡面的控制員則監視著彈射器中的壓力值,壓力必須根據飛機的重量來調整,這樣才能讓彈射器以正確的速率彈射。壓力輸出過小,飛機不會飛到空中。壓力輸出過大,機頭起落架會被立刻折斷。

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圖12、安裝好彈射杆和阻礙杆的飛機前輪

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圖13、充滿了蒸汽的累積槽

噴氣偏向板在飛機彈射前幾秒升起,只剩下阻礙杆讓飛機保持在位置上。彈射器控制員摁下發射鈕之後,蒸汽壓力彈射器開始向前移動,巨大的力量可以將F/A-18在2秒鐘內由0加速至165英里/小時。

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圖14、鑲嵌在甲板上的彈射器指揮艙

相對於起飛而言,降落所面臨的風險成倍增加。自從航母問世以來,降落所發生的事故不勝枚舉。時至今日,航母上的降落仍充滿了危險。飛機的降落速度大約在150英里/小時,每名飛行員都要在學校訓練數年在航母上降落的技巧。降落程序開始後飛行員就成為降落信號聯絡官(LSO),LSO的成員由當天沒有飛行任務的飛行員承擔,身著白色浮力外套。LSO用無線電和飛行員取得聯繫以修正降落線路並通過攝像頭觀察飛機進場情況。這時飛行員只用專注于飛行甲板上的顯示燈,移動的琥珀色燈,它上下移動代表著飛行員的滑行坡道,或相當於跑道進場的垂直角度。

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圖15、飛行員的顯示屏,左下角為航母

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圖16、移動的琥珀色指示燈

如果飛機接近跑道位於正確的滑行坡道,飛行甲板上方3.5°,警示燈會完美的保持在綠線之間。如果飛機進場高度過低或過高,警示燈會啟動紅色閃燈提示飛行員有墜機危險。飛行員在15-18秒的進場過程中保持在滑行坡道上,安全降落的重任就落在2英吋的複合鋼纜上,3條鋼纜相隔15英尺橫穿飛行甲板的降落區域。飛行員依靠5—7英尺長的金屬尾鉤抓住攔截索,攔截索連接到攔截器發動機的液壓柱,每根攔截索都繞在一組滑輪上,然後連接在充滿液體的管道里的活塞中。當飛機尾鉤拉住攔截索時,攔截索將活塞拉過液壓管,管道中的液體吸收了飛機在降落時釋放的巨大沖擊力,將飛機在2秒鐘內從時速150英里降至靜止狀態。

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圖17、顯示器提示飛機處於完美降落角度

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圖18、攔截索的內部示意圖


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