拋棄了攔阻索的福特級是怎樣實現艦載機回收的?

AUTUYG


其實就連一直叫著要弄垂直起降戰機的英國,在伊麗莎白女王號上也沒有放棄阻攔索啊!

難道……

路透社的這張圖是假新聞嗎?


不是吧???

其實福特號上面是有阻攔索的,老美那邊沒有放棄掉。


更準確的說法是福特號上面的阻攔索是一種新型的電磁阻攔索,而非之前美國航母上所通用的液壓阻力阻攔索。


傳統的阻攔索是這樣的結構

阻攔索會帶動有一套槳葉(水力渦輪)在一個水箱裡攪動,攪動的時候,戰鬥機著落時攜帶的動能就會轉化成水箱裡面的熱能。

這個技術後來被用在健身器材上了,這個東西就是水渦輪划船機

只不過是做的小了,可以擺在家裡健身應用。


而福特號的新型戰鬥機回收系統則捨棄了水箱。

將阻攔索上面的纜繩接在了有一個發電機上,讓阻攔索帶動發電機的磁芯旋轉,這樣,動能就轉化為了電能,可以儲存起來。


但從消耗艦載機機著落時候的動能的方式來講其實都是殊途同歸的。沒太大的不同。

這種東西在家裡也有——倉鼠發電機:

原理和福特號航母上用的阻攔索還是很像的吧?


軍武數據庫


美國的福特號航母並沒有拋棄攔阻索,只不過是放棄了之前美國航母一直使用的傳統液壓攔阻索,轉而使用了專門為福特級設計的新攔阻系統。這款攔阻索號稱可以大幅降低攔阻系統的體積、重量和維護成本,可以承受更重的戰機降落,而且施加的阻力更均勻。換裝新攔阻索後,福特級航母的攔阻索數量減小到了3道。不過福特級航母服役後故障頻發,而攔阻索故障也是其中之一,這也為福特級的前景蒙上了一層陰影。

(美國海軍福特號)

攔阻索其實就是負責拉住降落的艦載機。當飛機降落時,飛機的尾鉤要鉤住攔阻索(會佈置多道攔阻索),然後攔阻索帶動攔液壓系統產生阻力,進而降低飛機的動能,幫助飛機停下來。當然如果飛機沒有鉤住攔阻索,那隻能復飛,重新降落了。

(艦載機降落時需要鉤住航母尾部的攔阻索)

福特級的攔阻系統與傳統液壓攔阻系統完全不同,它是以電機驅動,並且完全由電腦控制。傳統液壓攔阻系統是以液壓缸來吸收艦載機降落時的衝擊力。它在甲板下與液壓缸活塞相連,飛機鉤上攔阻索後,液壓活塞會將液壓油壓入緩衝器和儲能罐。緩衝器提供助力,幫助飛機停下來,而儲能罐則在飛機停下後驅動攔阻索復位。可見傳統液壓攔阻系統需要液壓部分和緩衝儲能部分的機械連接才能實現攔阻。機械傳動則存在著靈活性不足、損耗比較大的問題,而且攔阻索的壽命也比較低,通常使用一百次左右就需要進行更換和保養。

(傳統液壓式攔阻系統示意圖)

(傳統液壓攔阻系統的攔阻索維護保養間隔較短)

新的攔阻索系統則利用電動機驅動液壓渦輪來提供阻力,而且裝備的傳感器可以實時監控分析攔阻索的受力情況,均勻施加阻力到每根攔阻索上,最後依靠電動機驅動復位。新攔阻索的運動以及各部分的配合都以電信號傳輸,速度快反應準,可以幫助艦載機平順降落,保護戰機和飛行員。正是因為它性能出色,美國人才一改傳統,在福特號上只佈置了3道攔阻索。

(福特級航母採用的攔阻系統)

不過,正因為新攔阻系統過於先進,所以它在技術上還有些不成熟。雖然在陸地實驗中的表現非常好,但是它的實際表現卻很難讓人滿意。2014年,美軍內部報告顯示這款攔阻系統的故障率比預期高了248倍,主要集中在液壓部件強度不夠、軟件設計存在問題等方面。另外,新系統的價格也一直在上漲,原本4億多美金的攔阻索,如今已經漲到了15億美金,弄得財大氣粗的美國也漸漸有些吃不消。


戰情解碼


福特級什麼時候拋棄攔阻索降落了?這已經不是一戰了時代的小型螺旋槳艦載機,那時候沒有攔阻索降落完全沒有問題,現在美國航母上F18降落重量估計在20噸左右,E-2D降落重量估計也在20噸左右,這樣的飛機降落如果沒有攔阻索直接就掉進海里了!

美國的最新航母“福特”級並不是拋棄攔阻索,而是重新採用了一套“先進攔阻索系統”,比傳統的液壓攔阻索系統體積更小,更耐用,效率更高,而且應用了計算機控制!

圖:2017年7月28日,“先進攔阻索系統”首次海上攔截載人艦載機成功

美國的這套“先進攔阻系統”的研發並非一帆風順,甚至差點被下馬。在2014年2月,美國國防部評估,“先進攔阻系統”開始測試以來,失敗比率達到預期的248倍,面臨技術難題比之電磁彈射技術和雙波段雷達都還多,主要問題是軟件控制不合理,需要吸收飛機降落衝擊力量70%的液壓折流器強度不足,另外設計成本嚴重超標!美國最初預定了4套“先進攔阻系統”進行試驗,預算是4.76億美元,但是到2014年已經達到10億美元左右了,而成本還在不斷的升高,到“福特”號服役採購的成本已經達到了15億美元。

雖然嚴重超出美國預期,但是這種先進技術,美國國會還是咬牙堅持下來了,並且現在已經投入使用!

圖:2016年3月31日,“先進攔阻索系統”地面試驗站首次攔截載人艦載機成功

至於其中先進的具體原理,這個不是我等吃瓜群眾能夠說清楚的,只是相比傳統攔阻索,比如美國尼米茲級MK-7 Mod3型為例,它是依靠巨型液壓缸來吸收飛機降落時的巨大沖擊力,攔阻索被尾鉤勾住後,鋼索連通著活塞中的液壓缸擠壓缸內液壓油,強行將1架25噸的飛機在100米內截停,這算是接近這套系統的極限了,而美國艦載機一般會控制在降落時20~22噸左右,而且很多無制導的或者重型的炸彈都會白白扔掉!

圖:傳統液壓攔阻系統

而“先進攔阻索系統”通過計算機道東電動機來帶動攔阻索,以液壓渦輪來將飛機完全截停,而不是靠傳統液壓缸、阻尼。閥門等機械來調整攔阻力。在飛機勾住攔阻索時,系統才會將攔阻索的受力傳導至計算機,有電腦來控制電動機給予攔阻索適當的拉力,是攔阻索受力更均衡。

圖:“先進攔阻索系統”改為體積更緊湊的渦電系統

也就是說艦載機在勾住攔阻索後,攔阻索才會逐漸增加攔阻索的阻力,整個過程都是計算機控制著,飛行員在這個過程受力是逐漸增加然後逐漸減小,在這個過程受到的傷害就會更小。別小看這個傷害,某位軍事專家透露,艦載機飛行員每天只能起降3次,主要就是考慮到降落過程對飛行員的傷害,再多這個傷害很可能就是不可逆的了!而有了先進攔阻索後,未來飛行員每天出動可以增加到4~5次!另外相比傳統的鋼纜系統的大型液壓緩衝機,先進攔阻系統的電機和液壓渦輪無論是重量,還是體積都大幅度降低,至於可靠性和維護還需要等待時間的檢驗。

因此,對於美國最新航母福特級,我們不能只看到他採用了電磁彈射系統,他還有很多其他的黑科技,比如這套先進攔阻系統,正式因為有了這麼多的黑科技累加,才感覺那麼的高大上,才將他的造價提高到了驚人的130億美元,但也正式因為這麼多黑科技,造成福特級服役以來並不穩定,因此才會剛服役就又進工廠維修,現在據說又試航了,不知道這次能否正常交付給海軍了!


狼煙火燎


▲液壓阻攔系統

航母雖大,但一物一陳不虛設,比如阻攔索,法國打造“戴高樂”時,自己沒有向美購買,每條就是150萬美金,物以稀為貴嘛。150萬並不是終身使用,平均攔阻100次即需更換,可見使用成本還是蠻高的。因阻攔索斷裂而發生的艦載機墜海事故,屢見不鮮,因此說阻攔索也有高科技。世上擁有航母,會造航母的國家不少,能造阻攔索的,只有三個,那便是中美俄。

傳統阻攔系統,對艦載機著艦重量具有嚴格限制,然而現在,艦載機設備越來越貴,不能說扔就扔,於是美國率先打造出“先進阻攔索”。

美國經過幾十年使用,更進一步,在新型航母“福特”號上不再使用液壓緩衝的方式,來阻攔著艦,而開始使用電動機對攔阻索實施控制,稱為“先進阻攔索”。交付以後遭遇重大技術故障,發生了很大問題。新技術出點問題按說實屬正常,只是問題太大,以致於至今解決遙遙無期想把它拆除,退回到液壓阻攔的老路。

“福特”號的問題,並非一個兩個,從動力到彈射,幾乎使用新技術的關鍵系統,樣樣都面臨著不可解的大問題,問題有點嚴重,現在即對著“先進阻攔索”正在坐臘。噫,美國科技不是號稱最強大嗎?先進阻攔索,不是一度瞪大了多少人的眼睛,現在卻大跌眼球,甚至坐困愁城莫可奈何,真是讓人唏噓不已。

▲傳統阻攔索造價不菲,維護也相當費神

這套先進的阻攔索,4套15億美元,貴點倒是不害怕,美國海軍每年軍費2000億美元,也許區區15億不過九牛一毛,然而一艘航母的價格,現在裸艦就達到了150億,也是蠻嚇人的喲。魂舞大漠現在聽到的聲音,美國嘛,呵呵,沒有問題,就沒有解決不了的問題,是嗎?那麼請從所謂先進攔阻索開始如何?


魂舞大漠


福特級航母作為美海軍最新裝備服役的大型核動力航母,其整體技術水準相比前代尼米茲級是有很大進步的,而且其進攻性武器裝備--艦載機也計劃從現役的F/A18-E/F逐步換裝成更為先進的F35C隱身艦載機。其實對於福特級這種主要搭載固定翼戰機為進攻型武器的航母而言,除了像女王級那種只搭載垂直起降固定翼戰機外,其按照起飛方式可以分為彈射型航母和滑躍性兩種,雖然這兩種航母在艦載機起飛方式上有所差異,但是在艦載機的著艦起飛過程中卻都是攔阻降落的。

說起艦載機的攔阻降落,可能大部分人都會想到艦載機在觸艦過程中,尾部的攔阻鉤成功勾住攔阻索繼而成功減速降落的。但是在攔阻索降落之外,還有一種不太常見的攔阻降落方式,這就是艦載機處於非正常降落時使用到的“攔阻網”降落裝置。
的確攔阻網降落方式現如今並不常見,但是在航母剛出現的那個時期,由於當時的航母還沒有斜角甲板都是全通直甲板,航母的前半部分是起飛停機區(艦載機降落後滑跑至甲板前部停機駐留),後半部分則是著艦停機區(艦載機從後部停機區滑跑至中部開始加速起飛離艦,所以在起飛時航母后部是停機待飛區),為了防止艦載機在降落過程中沒有勾住攔阻索而衝進前部的停機區引起爆炸起火,所以就在航母甲板中部位置裝設了可以收放的緊急攔阻網裝置。
但是那個時候很多艦載機飛行員著艦經驗並不豐富,所以在降落過程中衝進艦艏位置停機區的事故不少,而這也催生了斜角甲板的誕生。斜角甲板的航母出現後,艦載機在著艦過程中如果沒有勾住四道攔阻索中的任何一道,那麼飛行員可以選擇加速起飛,這樣就避免了艦載機沒有勾住攔阻索而衝進停機區的災難再次發生了。但是上面這種加速復飛著艦的方式只適用於正常著艦的艦載機,如果某些艦載機在起飛執行任務期間因為被擊中、發動機停車、飛機出現故障、攔阻鉤脫落等出現非正常狀況時,對於這些戰機而言,如果在著艦過程中如果沒有勾住任何一道攔阻索,那麼艦載機就只能一頭栽進大海了。
所以航母開始重新在攔阻索附近位置裝設攔阻網作為艦載機的“最後一道守護神”,比如尼米茲級航母在靠近艦艏位置的第一二道攔阻索之間裝設了攔阻網,這樣在艦載機出現任何不能正常攔阻降落時,航母甲板的艦員提前利用拖車將攔阻網從拖至降落甲板山,同時甲板兩側的支架升起將攔阻網撐起成一道“大網”,這樣艦載機在降落時就會一頭衝進攔阻網繼而減速成功著艦。而且攔阻網的攔阻網都是用高強度加了細鋼絲的纖維錦綸絲帶做成的,所以具有強度高、質量輕、緩衝性好等優點,這樣可以盡大可能降低對艦載機的傷害。而且攔阻網的寬度和高度都能滿足所有艦載機的攔阻降落需求,而且其攔阻能力也是和攔阻索基本一致的,所以看起來只是一根有很多錦綸絲帶的大網,但是這個大網依然可以攔阻二三十噸重、降落速度高達300公里的艦載機安全降落。
當然攔阻網對於所有航母來說,都只是將其作為緊急狀況下使用的一種特殊攔阻裝置,再加之航母起降經驗的成熟後,對於這種最後的守護神的使用並不是很頻繁,因為正常的艦載機在著艦過程中如果沒能成功勾索,那麼選擇重新加速離艦復飛即可。其實不管是福特級還是尼米茲級抑或我國的航母在拋棄攔阻索後,要想成功在航母甲板上降落就只能選擇攔阻網降落。所以這種攔阻網緊急著艦裝置一般只用於那些已不具備正常降落的艦載機,當然沒有安裝攔阻鉤的陸基戰機也可以選擇這種方式降落在航母甲板上(只要不怕折斷起落架拍在甲板上)。


魑魅涅磐


阻攔著艦裝置是目前常規起降航母的關鍵子系統之一,福特級航母仍然使用了這一裝置。

福特號航母進行的艦載機著艦測試,一架超級大黃蜂完成阻攔著艦,福特號的攔阻索清晰可見。

福特號作為美國全新一代核動力超級航母使用了很多新技術,比如革命性的電磁彈射器、新一代核反應堆、雙波段雷達、先進彈藥升降機、一體化甲板補給站等,在至關重要的艦載機回收裝置上,福特級也採用了全新設計的先進阻攔裝置(AAG)。

美國在之前尼米茲級航母上使用的是MK7-3型液壓阻攔裝置,艦載機在鉤住甲板上的阻攔索後,阻攔索通過在甲板下的一系列鋼纜和齒輪通過一套液壓裝置減速、實現能量釋放,上圖就是MK7-3型阻攔裝置的甲板下部分的裝置。我國001、002型航母也是採用液壓阻攔裝置。

液壓阻攔裝置雖然能夠滿足艦載機阻攔著艦,但是也有一些缺點,比如阻攔著艦的過程中載荷較大,對艦載機的結構強度和飛行員的身體承受力都是比較大的考驗。

遼寧艦殲15鉤住阻攔索瞬間,戰機從200公里/小時的速度瞬間將為0,巨大的衝擊力使得飛行員猛烈前撲,對頸椎傷害很大。據我國殲15飛行員介紹,著艦瞬間視網膜劇烈充血容易造成灰視,甚至視網膜脫落,因此,我國艦載機飛行員每天著艦次數不超過3次。除了對飛行員身體的傷害,如此巨大的衝擊力還加劇了艦載機的結構壽命損耗。

為了解決液壓阻攔裝置的這些缺陷,美國為福特級航母研製了全新的先進阻攔裝置(AAG)用於取代傳統的液壓阻攔裝置。

上圖為福特號航母先進阻攔裝置示意圖,其主要吸能裝置阻攔機是由水力渦輪、錐形渦輪、摩擦制動器、隨動滑輪和感應電機組成,在電力調節系統的控制下,通過控制感應電機的轉速,從而控制作用在旋轉軸上的扭矩,使錐狀鼓輪上的纜索以平滑、穩定的釋放,實現艦載機在阻攔過程中的受力充分恆定,使艦載機鉤住阻攔索後的減速過程更柔順、平滑,降低對艦載機和飛行員的衝擊力。

這重阻攔裝置無疑較液壓阻攔裝置更好,大大降低了對艦載機結構壽命的損耗和對飛行員身體的傷害。但是任何新事物的誕生都不是一帆風順的,福特號先進阻攔裝置在裝艦後也出現了故障率偏高的現象,而福特號上電磁彈射器、先進升降機等裝置也遭受了同樣的問題,使得原本計劃2017年服役的航母預計2024年才能形成作戰能力,可見在武器研發中大量採用新技術帶來的巨大風險。


從此蕭郎是路人甲


GeraId.R.Fσrd-cⅠass.aⅰrcraft.carriers/傑拉爾德.R.福特級航母是美國建造的當今世界最大噸位的、最先進技術的水面作戰艦艇……
(CⅤN-78“福特”級航母2017年7月22日服役)

“福特”級航母除了排水量最大、該艦最大的技術亮奌首次來用“電磁彈射”和“新技術艦載機囬收系統”!
(2019年10月29日“福特”級二號艦CⅤN-79下水、洗禮儀將於12年7日舉行)


“福特”級先進技術的“艦載機囬收系統”並不是拋棄了“阻攔索”、而是採用“電磁阻攔系統”技術。(甲板下的系統)。
(傳統航母艦載機回收“阻攔索”系統龐大、結構複雜、回收能力有限
、維護保養費時費力……)



(”福特“

級航母“阻攔索”仍然存在、只是由Advanced.Aircraft.Recσve

ry.System“電磁阻攔系統”代替了龐大複雜、笨重的“液壓阻攔系統”…
(“福特”級新型“電磁阻攔系統”可承受更大噸位艦載機的降落衝擊力、在囬收糸統工作的同時依靠電磁阻力二次發電、補充航母蓄電糸統、整套糸統結構簡單、重量輕回收能力大幅提升、效率更高……)


(F-18“大黃蜂”艦載機在“福特”級航母測試“電磁阻攔系統”……)

(“福特
”級阻攔索仍然保留、改變的只是“回收系統設備”糸統技術)

“福特”級航母多項先進技術的應用、為特大型航空母艦樹立了技術標杆和發展朝流!


孔乙己亂彈


這個說法到底原因是哪裡呢?讓人有點莫名其妙的,攔阻索是攔阻系統的一個關鍵部件,怎麼可能拋棄呢?到目前為止。還沒有可以代替它的技術,現代固定翼艦載機著艦時依然還要使用它。

福特級拋棄攔阻索中不可能的,也沒有任何證據提到它放棄了,在相關說明中,只是說他採用了所謂的先進攔阻系統,這個系統變化不是攔阻索取消了,而是整個系統當中的一次全面升級,主要是應有的技術發生了一個大的變化,確切的說,計算機控制的電動機代替了傳統的液壓攔阻索系統,造成它的效率與功能進一步擴大,不是人們想象的,不要攔阻索了,這是完全是誤解的。


麥田軍事觀察


福特級航母並沒有拋棄攔阻索系統,只是把原來的液壓攔住索換成了電磁攔阻索,所以你的提問本身就不成立。


熊貓人在今朝


固定翼只要不是垂直起降的,根本不可能拋棄的攔阻索。

用攔阻網一次就報銷一架飛機,短時間內是不能再用了,再說攔阻網準備的時間也太久了,至少要30分鐘以上。

所以說,你這問題在現在是不成立的。也許未來新的技術出現可以實現這個要求吧。比方說什麼磁力緩衝,引力回收什麼的。哈哈。


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