浅议陆基拦阻系统以及我国拦阻系统之不足

2020年4月11日美国空军公布了一段录像,展示了F-15战斗机测试了一种机动式飞机拦阻系统,这种系统旨在帮助战斗机降落在战损的跑道上,或者在跑道末端阻止飞机冲出跑道。很多朋友这才留意到原来陆基飞机也有“尾钩”,今天我们就来简单谈谈陆基拦阻系统。

飞机的着陆阶段是飞行中最复杂、最危险的飞行阶段,虽然这一阶段历时很短,但是事故发生率却占了整个飞行过程中事故发生率的一半。因此,飞机拦阻系统的应用愈来愈引起世界各国空军的高度重视,已成为机场的重要常务保障设施,其作用是对正常降落和因意外原因冲出跑道的飞机进行拦阻,保障人机安全。它的重要军事意义和经济效益在作战训练中得到充分证实。据有关资料报道,美海军陆上军事训练,一年就有千余架次飞机由于各种原因被飞机拦阻设备安全拦住;我军据不完全统计,截止到1997年仅空军就有150余架次飞机冲出跑道,其中构成等级事故征候的就有近百架次,飞机拦阻系统不仅可避免可能发生的等级事故,更重要的是危难时刻保住了空勤人员的安全。

世界各国采用的拦阻系统按照拦阻形式分为网式、索式和网索混合式;按照安装形式分为固定式和移动式;按飞行任务分为应急型和正常着陆使用的战术型。中国和俄罗斯的陆基飞机传统上都没有安装拦阻钩,只能使用网式拦阻系统。由于拦阻网系统使用次数有限,并且在拦阻过程中会对飞机造成一定损伤,而阻拦索系统的工作阻拦索可重复使用几十至上百次,所以西方国家拦阻系统拦阻形式以索系为主,网索混合式并用。以美国为例,其本土或者海外空军基地一般有5套拦阻设备,其中3套拦阻索分别安置在跑道中间和距离跑道两端300米左右的位置上,另外2套拦阻网分别安装在机场两端,当保障正常降落的3套拦阻索没有钩住飞机,拦阻失败后,可以确保冲出跑道的飞机的人机安全。

西方国际具有代表性的拦阻系统

80年代初期,美国空军为了应付局部战争的需要,增强快速反应能力,提出需要一种能够在野战条件下,灵活、机动、快速安装转移的大能量、高性能的通用型机动式飞机拦阻设备。PORTARREST机动式飞机拦阻系统是由美国先进工程发展中心(ADEC公司)于1981年开始研制的。此拦阻系统可以拦阻的飞机覆盖面很宽。系统采用技术先进的液压控制旋转多盘摩擦式制动器。它的拦阻力大小依据飞机重量及速度进行调节,可获得较优的拦阻力分布。拦停距离也可根据机场需要在182m~365m范围内进行调节,使得被拦阻的不同类型飞机受到的载荷最小。该系统基本上不受机场环境制约,是一种完全自我完善的通用型机动式飞机拦阻设备,它包括制动系统(BAK一12)、网(索)带系统、收(索)带系统和快速安装所需的液压动力源及附属工具等,整个系统安装在两辆拖车上。系统可以用多种车辆快速牵引,运输非常方便,不需其它装卸工具,利用自带绞盘,一架C一130运输机就可装运完毕。可以安装在土质、沥青和混凝土路面。据介绍,整套系统平均安装时间12个人只需23分钟。

美国公司全美工程公司最新用于军事的拦阻系统有BAK-14高容量可回收式拦阻索系统,它采用了机械控制机构,在拦阻过程中对刹车压力能够进行有效控制,相应的索拉力、拦阻力、飞机过载、拦停距离等物理量也得到了控制,这种拦阻装置平时拦阻索在地平面以下,保证大型的商业机或是大型的军用机无障碍的通过拦阻区跑道。可回收式拦阻索系统的功能是回收拦阻索,回收之后使得拦阻区跑道没有障碍物,并且在伸出抬高之后,能够固定住拦阻索,在设定高度上拦阻索很容易被拦套另一个功能是,当它抬升时,支撑体能保持拦阻索在飞机滚转压过之后不再弹跳,从而能够保证飞机上的附属部件如油箱等不会被拦阻索钩到,当此系统回收之后,保护拦阻索的磨损,也不会产生飞机滚转所引起的张力。

BAK-14拦阻系统是已经经过验证的系统,可靠性很高,而且适合在需要拦阻器的任何机场上使用,可以安装在高于或低于跑道路面的混凝土垫板上,或安装在半地坑中,以满足特别位置要求。

它具有突出的优点:

1、独立自主性:该型拦阻器是一种完全自主的拦阻器,它可以在没有任何外部动力的情况下工作,也不需要水源或压缩空气源。

2、双向性:该拦阻器可以在正反两个方向上拦阻飞机。

3、安装的灵活性:该型拦阻器可以非常容易地在世界任何地方、任何跑道表面进行安装。

西方国家的拦阻系统安装形式逐渐由固定式为主过渡到移动式;拦阻系统的作用也从单一的应急安全防护装置变为正常着陆拦阻设施,概括的说就是西方拦阻系统的发展突出了通用性、机动性、一机多能以及高性能几个方面。

虽然陆基飞机也装有拦阻钩,但是同舰载飞机的尾钩还是有很大的不同。首先,使用的频率不同。对于舰载机来说,拦阻钩是降落的“必需品”,因为航母甲板长度有限,舰载机的每次降落都需要拦阻钩的帮助。但是对于陆基飞机来说,拦阻钩只是一种应急设备,使用频率远低于舰载机。其次,强度不同。舰载战斗机在着舰时,发动机是保持一定的推力的,以防着舰失败复飞,因此降落速度高于陆基飞机,拦阻钩需要承受更大的载荷,这就要求尾钩具有极高的强度。而陆基战斗机降落时速度较低,而且滑跑的可以进一步降低速度,所以陆基战斗的拦阻钩强度要低于舰载机,为了减轻飞机的重量,陆基飞机的拦阻钩可以做得更加轻薄一些。最后,运作方式不同。舰载机一般用液压或者压缩空气作为动力放下拦阻钩,舰载机拦阻钩使用之后可以快速收起,从而提高作战效率。而陆基飞机的动作机构更加简单,通常用氮气作为动力放下尾钩,尾钩放下之后不能自动收起,只能由地勤人员人工收起。

F-35A/C拦阻钩对比

中国的拦阻系统

我国拦阻系统的发展尚不够成熟,目前,我国现役的飞机拦阻系统是水涡轮式固定型的,需要预先浇灌水泥地基。其主要作用与外军相比还仅仅局限在防止飞机中止起飞或着陆时冲出跑道,以保证人机安全。远不能满足新时期部队加大训练难度和新型飞机装备部队后正常训练的要求,特别是战时不能根据遂行任务要求,在野战条件下灵活机动,充分发挥拦阻系统的综合效能。

国产LZ-I型拦阻网是60年代后期研制成功的。1978年初又研制成第一台LZ-I改进型拦阻网,经冲网试验,拦阻歼击机成功。1980年4月又批准设定了LZ-II型阻拦网,1981年LZ-II型飞机阻拦网设定成型,随即投入试生产、批生产。先后在全国各地一些机场安装,多次拦阻飞机性能良好,受到用户好评。后来的LZ-III型飞机拦阻设备是大容量的飞机拦阻设备,与以前的LZ-II型飞机拦阻设备相比,在结构和性能上又有了很大改进和提高,主要性能体现在最大拦阻容量和允许飞机撞网最大速度/质量的提高。

目前我国LZ-II、LZ-III拦阻装置主要存在以下问题:

1、机动性差,安装周期长,费用高。国产现役的LZ-II型及LZ-III型拦阻设备均属固定型,不能迅速转移和快速安装,必须事先预制混凝土地基,安装和拆卸都要按各分系统进行。安装一套设备所需周期平均35天左右,而且费用较高。

2、不能实现多机种拦阻。随着作战训练力度的加大,常常需要机场能保证多种类型飞机的起降,因此要求飞机拦阻设备具有相应的适应能力。而目前国产飞机拦阻设备的最大拦阻容量都是针对具体机型,按照飞机满载极限速度起飞情况下设计的。因此一个机场为了满足所有飞机拦阻要求,只能按最大飞机选择拦阻容量。这样带来的问题是,当小飞机被拦阻时,由于水涡轮初始转动惯量大,加大了被拦阻飞机的过载,对人机产生不利影响,特别是当网带分布不均极易拉伤或折断前起落架,反而会危及飞行安全。

3、拦停距离不能调整

国产现役的拦阻设备每个型号有一个固定的最小拦停距离,当机场受到条件限制需要缩短拦停距离时,就必须重新设计专用拦阻设备才能满足要求。如现役LZ-III型拦阻设备要求拦停距离大于200m,但我国沿海有的军用机场保险道只有150m,端头就是深海。为了拦阻大型轰炸机,只好在LZ-III型的基础上重新设计刹车系统,增大拦阻容量。

4、国产现役的拦阻系统不能自我独立,拦阻后恢复使用时间长,不能实现双向拦阻,性价比较低。

在我国空军拦阻系统的发展上,我们应该借鉴国外使用的经验,朝着快速、敏捷、方便、经济可靠、多型号、多级别、系列化的方向发展。特别是需要重点发展机动型索系拦阻系统。我国西部高原地区军用机场相对比较少且分散,一旦机场跑道受到破坏,单靠位于机场跑道两端的拦阻网是比较困难的,而机动拦阻系统则可以灵活选择拦阻位置,在应急情况下保障我军战机紧急降落的安全。实际上,我国某型号飞机在当初论证的时候就提出过加装拦阻钩的想法,虽然在最后型号研制过程中取消了该方案,但是也从侧面证明这种新型拦阻方式也将成我国未来拦阻系统发展的方向。