舰载机尾钩制造和材料有什么特殊要求和难点?

军统60


兔哥回到:舰载机是航母上起降的飞机,航母飞行甲板的长度远远低于陆地机场,因此,舰载机要实现在航母上起降就必须在航母上设置阻止飞机滑行距离的阻拦索,并在飞机尾部按装着舰尾钩。航母的阻拦索通常根据航母大小设置4~6道,每条的间隔12~18米,而且还要设置阻拦网,阻拦网的作用是舰载机尾钩出现故障时专用的,但会对飞机造成一定的结构性损坏。因此,舰载机的尾钩就成为能否着舰成功与否的关键因素。



舰载机尾钩的作用:舰载机尾钩主要就是用来钩挂阻拦索的,但说起来简单,做起来却很难,这主要就是舰载机的着舰方式决定的。我们知道由于航母飞行甲板太短,不够飞机起降的条件要求,所以才采用航母甲板设置阻拦网,舰载机设置尾钩,但舰载机着舰时并不是徐徐降落,而且拍下来似的,而且不但不减速反而要加速,并且把油门开到最大,这样舰载机在着舰时尾钩放下的情况下尾钩和甲板会产生巨大的碰撞力。而且飞机的速度非常快,着舰尾钩要承受很大的飞机重力加速度,对尾钩的结构材料要求很高,因此舰载机的尾钩看似简单的东西反而成了高科技的产品。那么使用中舰载机的尾钩有那些特殊的要求和技术难度呢?我们下面来分析一下。


舰载机尾钩的使用要求和工艺难度:舰载机的尾钩安装在舰载机的尾部飞机的中心轴线上,尾钩拉住飞机时还要求飞机具有很强的结构强度,否则尾钩到是钩住阻拦索了,也拉住飞机了,但因为飞机的结构强度不够,巨大的惯性冲力把飞机拉成两节了,尾巴钩掉了,机体掉海里了,别笑,还真有这事。所以对飞机强度也有很高的要求。另外最多的是钩挂阻拦索失败飞机坠海,这类事故飞常高,美国海军及海军陆战队自1949年~1988年间就损失了1.2万架飞机和8000多名飞行员;可见有多难,和多重要。


(1)强度高:舰载机下降时尾钩和甲板发生碰撞产生反弹,我们从电视上也看到,尾钩结触甲板瞬间产生磨擦烟雾,可见力量非常大,因此要求尾钩有很高的结构强度,要抗碰撞,抗拉伸,尾钩的材料都是高品质的特殊材料,如俄罗斯就曾使用过铝锂合金,焊接工艺也非常讲究。舰载机的尾钩不是一次性的,而是需求频繁使用,尾钩不能总是更换,费钱费时,通常采用超声波检查,没有裂痕就不会更换,必竟都是真金白银。(↓F-35尾钩结构图)

(2)不反弹:尾钩和甲板碰撞时会产生反弹,这样一来很可能就钩不到阻拦索,因此,尾钩的阻尼必须要合适,小了无法阻拦止反弹,大了又会对舰载机结构造成损坏,真是个头疼的技术活。(3)长度要合适:舰载机尾钩的长短要合适,太短了不行太长了也不行,即要保证钩挂好使还要保证自动脱钩管用,这需要对尾钩频繁的测试调整,舰载机尾钩也是有着舰角度的,只有角度合适才能做到钩挂成功,另外脱钩也要保证收起尾钩时阻拦索能够讯速脱落,否则会影响作业效率。



(4)重量要轻:尾钩即要保证强度又不能太重,舰载机可谓是寸重寸金,如果重量太重就会减少载荷,同时会改变舰载机的力举平衡,给舰载机待来起降隐患,这对尾钩材料有要求。(5)使用寿命要长:尾钩的寿命方面,能够承受几千架次的反复起降,尾钩看似简单,但在着舰时却要承受飞机重量2~3倍的重力加速度。这对尾钩的制造技术也是难点。(6)要有一定的伸缩摇摆性能,而且还不能过大:舰载机降落时,航母甲板处于摇摆状态,因此舰载机不可能做到很平稳的降落,通常是摇摆中下落,因此尾钩不能是固定死的,否则就会对舰载机的下降力矩产生影响,偏离跑道,同时也容易损坏舰载机的结构。所以要有一定的摇摆弹性,但又不能过大,否则飞机容易扭秧歌。


因此,舰载机的尾钩看似不起眼,可却是高科技的东西,使用中更是要求极高,而对于制造材料和工艺更是航母大国的重量体现。(由于不限制不能讲太具体,请谅解)



兔哥42928


实际上,“尾钩”并非是舰载机所独有的装备,很多陆基战斗机也都设置有“尾钩”,比如说美国的F15、F16、F22等。不过,陆基战斗机装备的“尾钩”与舰载机尾钩有很大的区别,前者并不经常使用,是在特殊或者是突发情况下的应急装置,以保护陆基战斗机可以“相对稳定”的着陆。陆基战斗机装备的“尾钩”叫做“应急钩”,从设计、制造、使用材料等方面上说,“应急钩”的研制难度远没有舰载机尾钩的大,结构更简单。
F16正在进行拦阻着陆


目前,舰载机的着舰方式是拦阻着舰,简单说就是利用阻拦索强行“拉停”舰载机。自舰载机尾钩钩住阻拦索,到舰载机完全停下来,所需的时间在3—4秒之间,舰载机的速度由240—260公里/小时(多数情况下)直接降为零。将舰载机快速拦停,靠的就是航母飞行甲板上设置的3—4道阻拦索以及舰载机装备的尾钩,我国辽宁舰设置的就是4道阻拦索,通常情况下,舰载机尾钩钩住的都是第2、3道阻拦索。舰载机着舰速度虽然不大,但其油门却需推到最大,随时准备复飞。

油门推到最大(是用“手推”,而不是“脚踩”),为的是使发动机处于“最大推力”状态。实际上,油门通常为“最大”的85%,只有在触舰时才推到“最大”。等到舰载机检测到减速成功后,会自动降低发动机的推力(比如美制F/A-18舰载机就会将发动机推力降低到约70%)。一旦出现如尾钩没有钩住阻拦索、阻拦索断裂等问题,舰载机能够有足够的动力立即复飞。等着出现问题再去推油门,时间上根本来不及,最有可能出现的结果:冲进海里。如果足够幸运,阻拦网或许能救下来……

俄罗斯的库兹涅佐夫号航母在去年参加叙利亚战争期间就曾因阻拦索断裂发生过两次舰载机坠海事故,损失了一架苏33和一架米格29K舰载机,飞行员不幸遇难。舰载机着舰的危险系数最高,有“刀尖上的舞蹈”之称,3—4秒就在生死间走了一个来回。因此,阻拦索也被誉为舰载机的“生命线”。当着舰的一切准备就绪,舰载机飞行员就会先放下尾钩,在飞机触舰之后,尾钩在地面上会拖行一小段距离,直到钩住阻拦索。之后,飞机的动能就被转化为阻拦装置的机械能,再传给液压装置,直到飞机动能为零(就是彻底停稳),尾钩才会自动脱落。


受工作环境的限制,舰载机的尾钩有这么几个特点:

一、必须具备超高强度。

二、还得具有高韧性。

三、具备超高的抗疲劳性能。

四、还有就是必耐高湿、高盐、高温,耐磨,抗开裂,等等。

五、弹性要适当,重量要轻,寿命要长。


舰载机的尾钩安装在舰载机的中心轴线上(尾部),不仅是要求尾钩具有超高强度,对舰载机机体的结构强度也有着很高的要求(远高于陆基战斗机)。用来制造舰载机尾钩的钢材是AMS 6516级钢材,是铬钒钢,属于特种用钢,比如说M54型合金钢。它的用途较广:舰载机尾钩、飞机的起落架、转子轴、传动轴、装甲、枪管、防爆器材等。 我国在续建、改造瓦良格号(辽宁舰的前身)航母时,西方媒体认为我们无法制造阻拦索、无法解决舰载机的着舰问题……我们不仅成功改造了瓦良格号,还自主建造了002型航母,003正处于分段制造阶段,004也已开工……
歼15的尾钩特写


儒道之主


尾钩的专业名词叫做“应急钩”,而应急钩并不是舰载机的专利,这玩意儿装备的最多的其实是陆基战斗机,从美国的F1000超级佩刀到F16再到F15甚至F22都普遍装备了尾钩,不管是什么样的飞机装备尾钩,它的作用都只有一个,那就是短时间内让飞机停下来,由于需要承载几倍于飞机重量的动能加速度,因此尾钩的材料一般采用高强度的合金钢材料,但是其结构并不复杂,有一定工业实力的的国家都能制造。


我们都知道航母甲板面积有限,因此着舰跑道通常也只有200米左右,但是舰载机着舰时为了方便复飞,速度又比较大,通常能达到250公里/小时左右,所以要在这么短的距离让舰载机停下来必须借助外力,这就是航母阻拦索加舰载机尾钩的组合。

而陆基战斗机为什么也会配备尾钩呢?主要是应急使用,比如刹车失灵或者降落速度过快,导致飞机可能冲出跑道。所以在跑道末端就会设置两道简易阻拦索和一道拦阻网用以拦停飞机,但是拦阻网这东西会把飞机整个罩住,容易损坏飞机结构和表面涂层,所以拦阻网一般设置在阻拦索后方,作为最后一道保险。
(陆地机场阻拦锁)

尾钩因为承受几十吨机体在高速度下下的拉扯,因此必须具备足够的强度和韧性,而舰载机因为常年在高盐高湿环境下使用,还需要具备足够的耐腐蚀性能。美军战斗机尾钩一般使用M54型合金钢,这是一种铬钒合金,不仅强度大,而且耐氧化腐蚀,不过这并不是什么新奇材料,因为飞机起落架、传动轴甚至是某些枪炮管也是使用这种材料。而俄罗斯目前使用的铝锂结构尾钩则强度略显不足,已经有多架米格29应该尾钩断裂而坠海。(这就是尾钩的勾子部分)

除了对材料要求比较高之外,尾钩基本上就没有什么高级之处的,你可以把它看做为一根带勾子的棍子,不过这棍子有整体式也有分体式的,整体式的就是拖在地上,不能左右摆动,而俄罗斯的简单粗暴型就是整体式的,只能搭拉在地上,不会左右摆动,尾钩在飞行时都是隐藏在飞机尾椎之内,着舰时才放下。


不过这玩意儿是消耗品,在一定架次起降后就要经过超声波探伤,如果出现裂纹或者结构松动,就需要维修或者更换,总体上来说,相比于飞机上的其他装备,这并不是一种技术含量特别高的部件。
(俄罗斯战机尾钩)


军史吐槽君


仅仅从尾勾就能看出舰载机和陆基飞机有多大的差异!如果在设计之初没有考虑改型上舰,把陆基飞机改造为舰载机和重新设计一型新飞机差不多,美海军以YF-17为基础研制F/A-18花了8年时间就是很好的例证。舰载机要实现拦阻降落,就要加装尾勾,整个机体纵向龙骨就要大大加强,尾勾与机体连接处更是强中之强。这需要从一开始设计就要总体考虑。


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