抛弃了拦阻索的福特级是怎样实现舰载机回收的?

AUTUYG


其实就连一直叫着要弄垂直起降战机的英国,在伊丽莎白女王号上也没有放弃阻拦索啊!

难道……

路透社的这张图是假新闻吗?


不是吧???

其实福特号上面是有阻拦索的,老美那边没有放弃掉。


更准确的说法是福特号上面的阻拦索是一种新型的电磁阻拦索,而非之前美国航母上所通用的液压阻力阻拦索。


传统的阻拦索是这样的结构

阻拦索会带动有一套桨叶(水力涡轮)在一个水箱里搅动,搅动的时候,战斗机着落时携带的动能就会转化成水箱里面的热能。

这个技术后来被用在健身器材上了,这个东西就是水涡轮划船机

只不过是做的小了,可以摆在家里健身应用。


而福特号的新型战斗机回收系统则舍弃了水箱。

将阻拦索上面的缆绳接在了有一个发电机上,让阻拦索带动发电机的磁芯旋转,这样,动能就转化为了电能,可以储存起来。


但从消耗舰载机机着落时候的动能的方式来讲其实都是殊途同归的。没太大的不同。

这种东西在家里也有——仓鼠发电机:

原理和福特号航母上用的阻拦索还是很像的吧?


军武数据库


▲液压阻拦系统

航母虽大,但一物一陈不虚设,比如阻拦索,法国打造“戴高乐”时,自己没有向美购买,每条就是150万美金,物以稀为贵嘛。150万并不是终身使用,平均拦阻100次即需更换,可见使用成本还是蛮高的。因阻拦索断裂而发生的舰载机坠海事故,屡见不鲜,因此说阻拦索也有高科技。世上拥有航母,会造航母的国家不少,能造阻拦索的,只有三个,那便是中美俄。

传统阻拦系统,对舰载机着舰重量具有严格限制,然而现在,舰载机设备越来越贵,不能说扔就扔,于是美国率先打造出“先进阻拦索”。

美国经过几十年使用,更进一步,在新型航母“福特”号上不再使用液压缓冲的方式,来阻拦着舰,而开始使用电动机对拦阻索实施控制,称为“先进阻拦索”。交付以后遭遇重大技术故障,发生了很大问题。新技术出点问题按说实属正常,只是问题太大,以致于至今解决遥遥无期想把它拆除,退回到液压阻拦的老路。

“福特”号的问题,并非一个两个,从动力到弹射,几乎使用新技术的关键系统,样样都面临着不可解的大问题,问题有点严重,现在即对着“先进阻拦索”正在坐腊。噫,美国科技不是号称最强大吗?先进阻拦索,不是一度瞪大了多少人的眼睛,现在却大跌眼球,甚至坐困愁城莫可奈何,真是让人唏嘘不已。

▲传统阻拦索造价不菲,维护也相当费神

这套先进的阻拦索,4套15亿美元,贵点倒是不害怕,美国海军每年军费2000亿美元,也许区区15亿不过九牛一毛,然而一艘航母的价格,现在裸舰就达到了150亿,也是蛮吓人的哟。魂舞大漠现在听到的声音,美国嘛,呵呵,没有问题,就没有解决不了的问题,是吗?那么请从所谓先进拦阻索开始如何?


魂舞大漠


美国的福特号航母并没有抛弃拦阻索,只不过是放弃了之前美国航母一直使用的传统液压拦阻索,转而使用了专门为福特级设计的新拦阻系统。这款拦阻索号称可以大幅降低拦阻系统的体积、重量和维护成本,可以承受更重的战机降落,而且施加的阻力更均匀。换装新拦阻索后,福特级航母的拦阻索数量减小到了3道。不过福特级航母服役后故障频发,而拦阻索故障也是其中之一,这也为福特级的前景蒙上了一层阴影。

(美国海军福特号)

拦阻索其实就是负责拉住降落的舰载机。当飞机降落时,飞机的尾钩要钩住拦阻索(会布置多道拦阻索),然后拦阻索带动拦液压系统产生阻力,进而降低飞机的动能,帮助飞机停下来。当然如果飞机没有钩住拦阻索,那只能复飞,重新降落了。

(舰载机降落时需要钩住航母尾部的拦阻索)

福特级的拦阻系统与传统液压拦阻系统完全不同,它是以电机驱动,并且完全由电脑控制。传统液压拦阻系统是以液压缸来吸收舰载机降落时的冲击力。它在甲板下与液压缸活塞相连,飞机钩上拦阻索后,液压活塞会将液压油压入缓冲器和储能罐。缓冲器提供助力,帮助飞机停下来,而储能罐则在飞机停下后驱动拦阻索复位。可见传统液压拦阻系统需要液压部分和缓冲储能部分的机械连接才能实现拦阻。机械传动则存在着灵活性不足、损耗比较大的问题,而且拦阻索的寿命也比较低,通常使用一百次左右就需要进行更换和保养。

(传统液压式拦阻系统示意图)

(传统液压拦阻系统的拦阻索维护保养间隔较短)

新的拦阻索系统则利用电动机驱动液压涡轮来提供阻力,而且装备的传感器可以实时监控分析拦阻索的受力情况,均匀施加阻力到每根拦阻索上,最后依靠电动机驱动复位。新拦阻索的运动以及各部分的配合都以电信号传输,速度快反应准,可以帮助舰载机平顺降落,保护战机和飞行员。正是因为它性能出色,美国人才一改传统,在福特号上只布置了3道拦阻索。

(福特级航母采用的拦阻系统)

不过,正因为新拦阻系统过于先进,所以它在技术上还有些不成熟。虽然在陆地实验中的表现非常好,但是它的实际表现却很难让人满意。2014年,美军内部报告显示这款拦阻系统的故障率比预期高了248倍,主要集中在液压部件强度不够、软件设计存在问题等方面。另外,新系统的价格也一直在上涨,原本4亿多美金的拦阻索,如今已经涨到了15亿美金,弄得财大气粗的美国也渐渐有些吃不消。


战情解码


福特级什么时候抛弃拦阻索降落了?这已经不是一战了时代的小型螺旋桨舰载机,那时候没有拦阻索降落完全没有问题,现在美国航母上F18降落重量估计在20吨左右,E-2D降落重量估计也在20吨左右,这样的飞机降落如果没有拦阻索直接就掉进海里了!

美国的最新航母“福特”级并不是抛弃拦阻索,而是重新采用了一套“先进拦阻索系统”,比传统的液压拦阻索系统体积更小,更耐用,效率更高,而且应用了计算机控制!

图:2017年7月28日,“先进拦阻索系统”首次海上拦截载人舰载机成功

美国的这套“先进拦阻系统”的研发并非一帆风顺,甚至差点被下马。在2014年2月,美国国防部评估,“先进拦阻系统”开始测试以来,失败比率达到预期的248倍,面临技术难题比之电磁弹射技术和双波段雷达都还多,主要问题是软件控制不合理,需要吸收飞机降落冲击力量70%的液压折流器强度不足,另外设计成本严重超标!美国最初预定了4套“先进拦阻系统”进行试验,预算是4.76亿美元,但是到2014年已经达到10亿美元左右了,而成本还在不断的升高,到“福特”号服役采购的成本已经达到了15亿美元。

虽然严重超出美国预期,但是这种先进技术,美国国会还是咬牙坚持下来了,并且现在已经投入使用!

图:2016年3月31日,“先进拦阻索系统”地面试验站首次拦截载人舰载机成功

至于其中先进的具体原理,这个不是我等吃瓜群众能够说清楚的,只是相比传统拦阻索,比如美国尼米兹级MK-7 Mod3型为例,它是依靠巨型液压缸来吸收飞机降落时的巨大冲击力,拦阻索被尾钩勾住后,钢索连通着活塞中的液压缸挤压缸内液压油,强行将1架25吨的飞机在100米内截停,这算是接近这套系统的极限了,而美国舰载机一般会控制在降落时20~22吨左右,而且很多无制导的或者重型的炸弹都会白白扔掉!

图:传统液压拦阻系统

而“先进拦阻索系统”通过计算机道东电动机来带动拦阻索,以液压涡轮来将飞机完全截停,而不是靠传统液压缸、阻尼。阀门等机械来调整拦阻力。在飞机勾住拦阻索时,系统才会将拦阻索的受力传导至计算机,有电脑来控制电动机给予拦阻索适当的拉力,是拦阻索受力更均衡。

图:“先进拦阻索系统”改为体积更紧凑的涡电系统

也就是说舰载机在勾住拦阻索后,拦阻索才会逐渐增加拦阻索的阻力,整个过程都是计算机控制着,飞行员在这个过程受力是逐渐增加然后逐渐减小,在这个过程受到的伤害就会更小。别小看这个伤害,某位军事专家透露,舰载机飞行员每天只能起降3次,主要就是考虑到降落过程对飞行员的伤害,再多这个伤害很可能就是不可逆的了!而有了先进拦阻索后,未来飞行员每天出动可以增加到4~5次!另外相比传统的钢缆系统的大型液压缓冲机,先进拦阻系统的电机和液压涡轮无论是重量,还是体积都大幅度降低,至于可靠性和维护还需要等待时间的检验。

因此,对于美国最新航母福特级,我们不能只看到他采用了电磁弹射系统,他还有很多其他的黑科技,比如这套先进拦阻系统,正式因为有了这么多的黑科技累加,才感觉那么的高大上,才将他的造价提高到了惊人的130亿美元,但也正式因为这么多黑科技,造成福特级服役以来并不稳定,因此才会刚服役就又进工厂维修,现在据说又试航了,不知道这次能否正常交付给海军了!


狼烟火燎


阻拦着舰装置是目前常规起降航母的关键子系统之一,福特级航母仍然使用了这一装置。

福特号航母进行的舰载机着舰测试,一架超级大黄蜂完成阻拦着舰,福特号的拦阻索清晰可见。

福特号作为美国全新一代核动力超级航母使用了很多新技术,比如革命性的电磁弹射器、新一代核反应堆、双波段雷达、先进弹药升降机、一体化甲板补给站等,在至关重要的舰载机回收装置上,福特级也采用了全新设计的先进阻拦装置(AAG)。

美国在之前尼米兹级航母上使用的是MK7-3型液压阻拦装置,舰载机在钩住甲板上的阻拦索后,阻拦索通过在甲板下的一系列钢缆和齿轮通过一套液压装置减速、实现能量释放,上图就是MK7-3型阻拦装置的甲板下部分的装置。我国001、002型航母也是采用液压阻拦装置。

液压阻拦装置虽然能够满足舰载机阻拦着舰,但是也有一些缺点,比如阻拦着舰的过程中载荷较大,对舰载机的结构强度和飞行员的身体承受力都是比较大的考验。

辽宁舰歼15钩住阻拦索瞬间,战机从200公里/小时的速度瞬间将为0,巨大的冲击力使得飞行员猛烈前扑,对颈椎伤害很大。据我国歼15飞行员介绍,着舰瞬间视网膜剧烈充血容易造成灰视,甚至视网膜脱落,因此,我国舰载机飞行员每天着舰次数不超过3次。除了对飞行员身体的伤害,如此巨大的冲击力还加剧了舰载机的结构寿命损耗。

为了解决液压阻拦装置的这些缺陷,美国为福特级航母研制了全新的先进阻拦装置(AAG)用于取代传统的液压阻拦装置。

上图为福特号航母先进阻拦装置示意图,其主要吸能装置阻拦机是由水力涡轮、锥形涡轮、摩擦制动器、随动滑轮和感应电机组成,在电力调节系统的控制下,通过控制感应电机的转速,从而控制作用在旋转轴上的扭矩,使锥状鼓轮上的缆索以平滑、稳定的释放,实现舰载机在阻拦过程中的受力充分恒定,使舰载机钩住阻拦索后的减速过程更柔顺、平滑,降低对舰载机和飞行员的冲击力。

这重阻拦装置无疑较液压阻拦装置更好,大大降低了对舰载机结构寿命的损耗和对飞行员身体的伤害。但是任何新事物的诞生都不是一帆风顺的,福特号先进阻拦装置在装舰后也出现了故障率偏高的现象,而福特号上电磁弹射器、先进升降机等装置也遭受了同样的问题,使得原本计划2017年服役的航母预计2024年才能形成作战能力,可见在武器研发中大量采用新技术带来的巨大风险。


从此萧郎是路人甲


福特级航母作为美海军最新装备服役的大型核动力航母,其整体技术水准相比前代尼米兹级是有很大进步的,而且其进攻性武器装备--舰载机也计划从现役的F/A18-E/F逐步换装成更为先进的F35C隐身舰载机。其实对于福特级这种主要搭载固定翼战机为进攻型武器的航母而言,除了像女王级那种只搭载垂直起降固定翼战机外,其按照起飞方式可以分为弹射型航母和滑跃性两种,虽然这两种航母在舰载机起飞方式上有所差异,但是在舰载机的着舰起飞过程中却都是拦阻降落的。

说起舰载机的拦阻降落,可能大部分人都会想到舰载机在触舰过程中,尾部的拦阻钩成功勾住拦阻索继而成功减速降落的。但是在拦阻索降落之外,还有一种不太常见的拦阻降落方式,这就是舰载机处于非正常降落时使用到的“拦阻网”降落装置。
的确拦阻网降落方式现如今并不常见,但是在航母刚出现的那个时期,由于当时的航母还没有斜角甲板都是全通直甲板,航母的前半部分是起飞停机区(舰载机降落后滑跑至甲板前部停机驻留),后半部分则是着舰停机区(舰载机从后部停机区滑跑至中部开始加速起飞离舰,所以在起飞时航母后部是停机待飞区),为了防止舰载机在降落过程中没有勾住拦阻索而冲进前部的停机区引起爆炸起火,所以就在航母甲板中部位置装设了可以收放的紧急拦阻网装置。
但是那个时候很多舰载机飞行员着舰经验并不丰富,所以在降落过程中冲进舰艏位置停机区的事故不少,而这也催生了斜角甲板的诞生。斜角甲板的航母出现后,舰载机在着舰过程中如果没有勾住四道拦阻索中的任何一道,那么飞行员可以选择加速起飞,这样就避免了舰载机没有勾住拦阻索而冲进停机区的灾难再次发生了。
但是上面这种加速复飞着舰的方式只适用于正常着舰的舰载机,如果某些舰载机在起飞执行任务期间因为被击中、发动机停车、飞机出现故障、拦阻钩脱落等出现非正常状况时,对于这些战机而言,如果在着舰过程中如果没有勾住任何一道拦阻索,那么舰载机就只能一头栽进大海了。所以航母开始重新在拦阻索附近位置装设拦阻网作为舰载机的“最后一道守护神”,比如尼米兹级航母在靠近舰艏位置的第一二道拦阻索之间装设了拦阻网,这样在舰载机出现任何不能正常拦阻降落时,航母甲板的舰员提前利用拖车将拦阻网从拖至降落甲板山,同时甲板两侧的支架升起将拦阻网撑起成一道“大网”,这样舰载机在降落时就会一头冲进拦阻网继而减速成功着舰。
而且拦阻网的拦阻网都是用高强度加了细钢丝的纤维锦纶丝带做成的,所以具有强度高、质量轻、缓冲性好等优点,这样可以尽大可能降低对舰载机的伤害。而且拦阻网的宽度和高度都能满足所有舰载机的拦阻降落需求,而且其拦阻能力也是和拦阻索基本一致的,所以看起来只是一根有很多锦纶丝带的大网,但是这个大网依然可以拦阻二三十吨重、降落速度高达300公里的舰载机安全降落。
当然拦阻网对于所有航母来说,都只是将其作为紧急状况下使用的一种特殊拦阻装置,再加之航母起降经验的成熟后,对于这种最后的守护神的使用并不是很频繁,因为正常的舰载机在着舰过程中如果没能成功勾索,那么选择重新加速离舰复飞即可。其实不管是福特级还是尼米兹级抑或我国的航母在抛弃拦阻索后,要想成功在航母甲板上降落就只能选择拦阻网降落。所以这种拦阻网紧急着舰装置一般只用于那些已不具备正常降落的舰载机,当然没有安装拦阻钩的陆基战机也可以选择这种方式降落在航母甲板上(只要不怕折断起落架拍在甲板上)。


魑魅涅磐


GeraId.R.Fσrd-cⅠass.aⅰrcraft.carriers/杰拉尔德.R.福特级航母是美國建造的当今世界最大吨位的、最先進技术的水面作战舰艇……
(CⅤN-78“福特”级航母2017年7月22日服役)

“福特”级航母除了排水量最大、该舰最大的技术亮奌首次来用“电磁彈射”和“新技术舰载机囬收系统”!
(2019年10月29日“福特”级二号舰CⅤN-79下水、洗礼仪将于12年7日举行)


“福特”级先進技术的“舰载机囬收系统”并不是抛弃了“阻拦索”、而是采用“电磁阻拦系统”技术。(甲板下的系统)。
(传统航母舰载机回收“阻拦索”系统庞大、结构复杂、回收能力有限
、维护保养费时费力……)



(”福特“

级航母“阻拦索”仍然存在、只是由Advanced.Aircraft.Recσve

ry.System“电磁阻拦系统”代替了庞大复杂、笨重的“液压阻拦系统”…
(“福特”级新型“电磁阻拦系统”可承受更大吨位舰载机的降落冲击力、在囬收糸统工作的同时依靠电磁阻力二次发电、补充航母蓄电糸统、整套糸统结构简单、重量轻回收能力大幅提升、效率更高……)


(F-18“大黄蜂”舰载机在“福特”级航母测试“电磁阻拦系统”……)

(“福特
”级阻拦索仍然保留、改变的只是“回收系统设备”糸统技术)

“福特”级航母多项先进技术的应用、为特大型航空母舰树立了技术标杆和发展朝流!


孔乙己乱弹


固定翼只要不是垂直起降的,根本不可能抛弃的拦阻索。

用拦阻网一次就报销一架飞机,短时间内是不能再用了,再说拦阻网准备的时间也太久了,至少要30分钟以上。

所以说,你这问题在现在是不成立的。也许未来新的技术出现可以实现这个要求吧。比方说什么磁力缓冲,引力回收什么的。哈哈。


猪星创新应用小窝


这个说法到底原因是哪里呢?让人有点莫名其妙的,拦阻索是拦阻系统的一个关键部件,怎么可能抛弃呢?到目前为止。还没有可以代替它的技术,现代固定翼舰载机着舰时依然还要使用它。

福特级抛弃拦阻索中不可能的,也没有任何证据提到它放弃了,在相关说明中,只是说他采用了所谓的先进拦阻系统,这个系统变化不是拦阻索取消了,而是整个系统当中的一次全面升级,主要是应有的技术发生了一个大的变化,确切的说,计算机控制的电动机代替了传统的液压拦阻索系统,造成它的效率与功能进一步扩大,不是人们想象的,不要拦阻索了,这是完全是误解的。


麦田军事观察


福特级航母并没有抛弃拦阻索系统,只是把原来的液压拦住索换成了电磁拦阻索,所以你的提问本身就不成立。


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