要多少才算多

現(xiàn)在，不少讀者就產(chǎn)生了這樣的問題：“福特”號航母為什么會減少一根攔阻索？一種說法是因為采用電磁攔阻裝置的緣故；還有人則認為這是著艦精度提高了，不需要太多的攔阻索也能保持艦載機著艦時的掛索概率。前者顯然是錯誤的，因為攔阻裝置不管是電磁還是液壓，都對提高掛索概率沒有任何關(guān)系，安裝幾臺攔阻裝置就有幾根攔阻索。那么后者的說法是否有道理？

在媒體上有這樣的說法：攔阻索的根數(shù)與艦載機著艦后的掛索概率有關(guān)系，索多了會提高掛索的概率?？杉热皇沁@樣，“福特”級為什么要從“尼米茲”級的4根攔阻索減少到現(xiàn)在的3根？一臺MK-47液壓攔阻裝置其重量也就是64噸，與十萬噸排水量相比完全可以忽略不計。以犧牲掛索概率的代價來節(jié)省這點重量，是很不明智的?？梢哉f攔阻索多、掛索概率就高的說法是一種直線思維，有一定的誤區(qū)。

稍做分析，我們會發(fā)現(xiàn)攔阻索的根數(shù)與提高掛索概率并沒有直接的關(guān)系，倒是與攔阻索對應(yīng)的降落區(qū)面積有關(guān)。另外，航母采用幾根攔阻索還有更深層次的原因。因此，筆者就為大家梳理一下這些原因以及航母歷史上攔阻索根數(shù)的變化情況。

為什么大家普遍認為掛索的概率與索的數(shù)量有關(guān)系？表面上看是這樣，假設(shè)艦載機落在3號索的后面，如果沒有4號索，則這架飛機只能是拉起復(fù)飛、重新嘗試降落。從道理上講是這樣，但從理論及實際經(jīng)驗的角度進行解釋，我們會發(fā)現(xiàn)事情遠沒有這么簡單。通過觀察美國航母上艦載機降落的視頻，我們會發(fā)現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象：不管是什么型號的艦載機，只要機輪落在某根攔阻索的前面，著艦鉤必定能掛上這根索，幾乎沒有例外！這說明什么？這說明艦載機只要降落點在攔阻索前面，掛上攔阻索是一個重復(fù)性非常高的過程。因此，我們完全可以做這樣的假設(shè)：取消前面的3根攔阻索，只保留最后面的一根索，艦載機也能保持基本上一樣的掛索概率。

不要說這是臆測，美國陸基戰(zhàn)斗機通常也裝與艦載機一樣的著陸鉤，而機場上通常是設(shè)置一根攔阻索。不管降落點離這根攔阻索多遠，都能掛上索，幾乎是“百發(fā)百中”。據(jù)此，我們可以得出這樣的結(jié)論：航空母艦上裝備4根索或3根索與掛索概率沒有直接關(guān)系；艦載機只要降落在最后一根索的前面任何地方，都可以滑行到這根索處再掛索。由此，我們可以認為“增加攔阻索可以提高掛索概率”的說法欠妥。

其實，要想提高艦載機的掛索概率，增加攔阻索根數(shù)不如增加阻攔區(qū)的面積，即最大限度地把最后一根攔阻索向后推。反正最后一根索能掛住幾乎所有的落在它前面的著艦鉤，則盡量將這一根索的位置后移就能達到目的！正因為這個原因，美國海軍的陸地機場都是布置一根索就基本夠用。

說到這里，有人也許認為艦載機降落時會發(fā)生彈跳現(xiàn)象，或者著艦鉤撞至甲板會彈起，這樣就會出現(xiàn)著艦鉤“閃過”攔阻索的情況。這種說法猛一看確實有道理，但實際情況是，機身有可能彈跳，著艦鉤卻不一定會跳起。這是因為著艦鉤上的阻尼作動筒有很大壓力，總是壓著它迫使其不能離開甲板，因此想跳過攔阻索的概率很小。

二戰(zhàn)中的螺旋槳艦載機降落時就會經(jīng)常出現(xiàn)彈跳，其原因也是多方面的。這種飛機采用的是后三點式起落架，在著艦時由于主機輪在前，降落時主機輪撞擊甲板形成的反沖力往往通過機體重心或離得很近，再加上主起架沖擊導(dǎo)致的機尾下沉會使機翼的迎角瞬間增加，進而產(chǎn)生較大升力“加劇”了彈跳。另外，較小的翼截荷也會讓機體在著艦時產(chǎn)生漂浮效應(yīng)。所有這一切都為發(fā)生彈跳創(chuàng)造了條件。正是彈跳及飄落現(xiàn)象出現(xiàn)的情況比較多，為了提高掛索效率，二戰(zhàn)時期的航母不得不采用較多的攔阻索來提高掛索概率。比如，“埃塞克斯”級航母就采用了多達9根的攔阻索。

噴氣式飛機上艦初期，由于設(shè)計與使用經(jīng)驗的不足，也存在著彈跳起的現(xiàn)象。但由于是采用了前三點起落架，彈跳的概率顯著降低。比如，進場高度過低時，飛行員拉桿過猛，導(dǎo)致機翼迎角過大而發(fā)生彈跳，這是與著艦時的飛行員操縱有關(guān)；有些是起落架液壓裝置設(shè)計得不是很“到位”，也會引發(fā)跳起現(xiàn)象，這與當時艦載機的設(shè)計經(jīng)驗不足有關(guān)，但相比螺旋槳式艦載機是大幅度降低了。美國20世紀60年代研制的F-8艦載機由于采用可變迎角機翼，在機輪觸及甲板時仍然因為機翼的迎角過大而產(chǎn)生相當大的升力，再加上掛索時制動對機體產(chǎn)生的慣性作用，非常容易產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象，但這絕不會影響該機的掛索概率。正是由于艦載機技術(shù)的進步，著艦的精度越來越高，這就導(dǎo)致攔阻索開始不斷地減少?！鞍Ｈ怂埂奔壐难b成斜角甲板后，只保留了6根索，通過大量的實踐后又減少到4根，有時則為了調(diào)節(jié)各個攔阻裝置的使用頻率，在天氣良好的情況下甚至取消1～2根索。

為了提高掛索概率，著艦鉤的下垂高度遠大于機輪高度，而且還設(shè)置有防止彈跳發(fā)生的液壓阻尼裝置。該裝置可以抵消著艦鉤撞在甲板上產(chǎn)生的反彈力，幾乎可以做到只要接觸到甲板表面就再也不會離開的程度。就是有彈跳發(fā)生，著艦鉤的鉤頭也低于機輪高度，因此用不著擔心鉤頭會錯過攔阻索。而攔阻索張緊時，離甲板的高度也有足6厘米高。有人會以自己乘做飛機的親身體會來理解艦載機著艦時的彈跳，這里面就會有誤區(qū)存在：對于坐在汽車或飛機里的人來說，機（車）彈跳時你可能會被拋離座位，但你不能就認定機（機）輪也一定會離開了地面。實際上也是如此，在降落中機體發(fā)生彈跳時，產(chǎn)生彈跳力的起落架機輪并不一定就會離開地面?？磁炤d機著艦的視頻我們會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代艦載機機輪會始終與甲板接觸，就是有彈跳起來的情況，也是機身先彈起，而機輪由于液壓緩沖裝置的作用將始終與甲板保持接觸，即便離開甲板其高度也相當有限，在時間上也有滯后。

從艦載機的著艦下沉率數(shù)值的增加也可以看出這一點。二戰(zhàn)時螺旋槳式戰(zhàn)機的著陸下沉速度很低，只有2.4米/秒左右；上艦的螺旋槳式艦載機增加得不多，大約為3.5米/秒；噴氣戰(zhàn)斗機上艦后，著艦速度顯著提高，更加強調(diào)不拉桿降落，因此起落架的設(shè)計下沉速度猛增到6.0米/秒。為適應(yīng)下沉速度的增加，必然要加大起落架裝置的緩沖行程，大的緩沖行程也意味緩沖時間增加，這樣將有更多的能量會在液壓吸能裝置的作用下變成熱量，其結(jié)果就是大行程液壓裝置更降低了機輪跳起的可能性。從某種意義上講，正是艦載機設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，讓著艦時的真正彈跳現(xiàn)象在現(xiàn)代艦載機上幾乎絕跡。

在航母上有4道攔阻索及降落氣象條件好的情況下，按照二十多年前美國海軍的統(tǒng)計，艦載機掛住第1道攔阻索的概率約18%，掛住第2道、第3道攔阻索的概率為62%～64%；掛住第4道攔阻索的概率約16%。把這4根索的掛索概率加在一起，還是有5%的概率掛不住攔阻索，為什么掛不上？這不是飛機降落到攔阻區(qū)而沒有掛上，而是因為著艦鉤觸及甲板的位置超出了阻攔區(qū)！那么能不能想象再增加一道索就可以將這5%的失敗消滅掉？完全可以，如果從第4道索向后間隔14米的距離上再布置一道索（相當于增加阻攔區(qū)長度）就行。從實踐的角度看，5%全部消滅不現(xiàn)實，但將其降低到1%還是有可能的。但是，考慮降落區(qū)的甲板長度及攔阻裝置的制動距離的限制，才沒有增加。說到這里不能不提到二戰(zhàn)航母是怎么應(yīng)對這種事情的：甲板上布置接近10根的攔阻索，到最后還要再設(shè)置1道或2道攔阻網(wǎng)。到了最后幾道時候已經(jīng)顧不上考慮阻攔裝置的制動能力了，掛上索的飛機如果制動距離不夠，還有攔阻網(wǎng)連接的攔阻裝置提供制動力。兩臺攔阻裝置制動一架飛機，說什么也不會超出制動能力了，只是這樣做制動距離不夠，飛機想停下來有可能要以損壞機身為代價。（有關(guān)攔阻索與攔阻網(wǎng)，詳見本刊2013年第12期封面故事“海上霸主的兵器譜——航空母艦與艦載機的獨門絕技”中“戰(zhàn)鷹歸巢的最后保障”一文）

飛機降落過程是一個減速過程，攔阻裝置在艦載機降落制動過程中需要吸收的能量，取決于飛機的重量和開始制動時飛機的滑行速度，它必須滿足所有飛機的制動需要。例如飛機以130節(jié)（66.9米/秒）的速度讓著艦鉤掛上攔阻索，在100米的距離中被制動停下來，需要3秒時間，這相當于承受2.2倍的重力加速度；如果要求在50米的距離內(nèi)停下來，則承受的重力加速度增加了一倍，甚至還要多。因為液壓攔阻裝置的非線性緣故，美國艦載機的著艦鉤設(shè)計最大值是4.5倍重力加速度，俄羅斯的標準則是5.0倍。很顯然掛上第一根索后的制動距離可以長一些，掛上最后一根的制動距離就要比第一根少了40米。因此，在布置攔阻索的時候不能不考慮這一點，必須要為制動中的艦載機留下足夠的制動距離。有觀點認為，印度將改裝航母的攔阻索減少為3根是無奈之舉。因為既要照顧第一根索遠離艦尾，又要兼顧最末一根索遠離斜角甲板首邊，加之幾道攔阻索間距通常為12米，所以只能減少攔阻索的數(shù)量。這導(dǎo)致著艦難度大大提高，復(fù)飛的可能性大大增加?？紤]到前面得出的“只要著艦鉤落到攔阻索前面，掛索的概率百分之百”的結(jié)論，說是無奈之舉有些不妥，至少只能擺3根索的理由不準確?？s小攔阻索之間的距離就行照樣能擺放下4根。之所以擺3根，應(yīng)該說是設(shè)置4根攔阻索的必要性不大，或受到降落區(qū)長度的限制，二者必居其一。

第1根索離降落甲板頂端的距離，是根據(jù)艦載機著艦鉤的高度確定的。如果規(guī)定進入甲板區(qū)的高度是5米，則可以根據(jù)下滑角3度計算出來這個距離。最后1根索的位置，則是根據(jù)攔阻裝置的最大攔阻重量、速度及制動距離確定的，想提高掛索概率片面地往后移，就有可能超出攔阻裝置的能力。在實際使用時，4臺攔阻裝置的阻尼參數(shù)往往是不一樣的：第一臺可以盡量讓制動力小一些、過載盡量平緩一些，最后一臺則要適當大一些。在位置布置上則還要根據(jù)整個降落甲板的長度統(tǒng)籌安排。準確地說，安裝4根索不是為了提高掛索概率，主要是為了提高冗余度；其次是盡可能早地完成攔阻制動，減少機體的受損。從冗余度的角度看，萬一哪臺攔阻裝置出了問題，取掉該臺的攔阻索就行了。只有一臺攔阻裝置肯定不行，一旦損壞戰(zhàn)機將無法著艦；設(shè)置3臺，全損壞的概率很低；4臺更好，但必要性幾乎可以忽略。這才是最正確的解讀，但還不完全。至于說掛到第幾根索上最好，則還應(yīng)該有點創(chuàng)新性的說法：有時掛上第1根為好，有時掛上最后1根為好。掛上第1根索，則這架停下的戰(zhàn)機就離尾部停機點近；如掛上最后1根索，則離前端的甲板停機點近。美國海軍的評比標準要求飛行員掛上第2根索，掛上第1根索得分要低一些.其實，對于飛機機體壽命來說，還是掛上第1根最好。

要增加掛索概率，通過對著艦鉤的改進效果更顯著。美國最新型艦載機F-35C由于隱身需要，其著艦鉤的長度比較短、安裝位置也靠前，再加上鉤頭照搬以前的經(jīng)驗，導(dǎo)致著艦鉤的鉤頭在攔阻索被機輪壓過后還未恢復(fù)繃緊狀態(tài)、幾乎還是貼在甲板上時就從其上掠過，掛上索的概率非常低，甚至出現(xiàn)連續(xù)掠過3道索也未能掛上的情況。后來，F(xiàn)-35C通過增加著艦鉤向下的阻尼壓力及修改鉤頭形狀，基本上解決了這個問題。增加著艦鉤上的向下阻尼壓力說起來容易，想達到卻要因機而宜。著艦鉤比較長，下垂的角度小，阻尼小一些不要緊；如果長度短，則想實現(xiàn)著艦鉤撞擊在甲板面上時無彈跳就不容易了。F-35C為解決這個問題費了不少勁。著艦鉤阻尼力大會讓其成為一根剛性的棍，會對艦載機的著艦姿態(tài)產(chǎn)生強烈的低頭力矩，導(dǎo)致前輪沖擊加大。不過考慮F-35的著艦鉤非常短，每次都是機輪先觸到甲板，因此這一點完全可以忽略著艦鉤的內(nèi)容，可參考本刊2013年第12期“封面故事”中“尾鉤簡史”一文 。無人機X-47B上艦試驗中，曾經(jīng)出現(xiàn)著艦鉤阻尼力過大，取不掉攔阻索的情況，甚至是動用幾個人也抬不起著艦鉤，結(jié)果是斷開攔阻索了事。這說明著艦鉤上液壓阻尼裝置的向下壓力很大！因此可以想象，在阻尼壓力足夠的情況下，著艦鉤在“撞擊”甲板時發(fā)生彈跳的概率也會很低，甚至完全可以忽視。

說了這么多關(guān)于攔阻索數(shù)量與掛索概率的細節(jié)問題，是不是就是關(guān)于攔阻索數(shù)量的正確解讀？由于美國航母攔阻索經(jīng)歷了從最多9根到現(xiàn)在3根的發(fā)展歷史，很有可能他們已經(jīng)搞清楚了攔阻索數(shù)量與掛索概率之間并沒有關(guān)系。當然，也可能連航母使用經(jīng)驗最豐富的美國人自己在這方面也是一本胡涂賬。但不論如何，這次印度米格-29K的著艦事故也說明了這一點：著艦鉤只要能夠接觸到甲板，掛索的概率就會很高。

編輯：石堅