疑似已安裝兩條攔阻索,003航母福建艦新動態:什麼時候後海試?

星辰大海路上的種花家 發佈 2024-02-27T19:14:49.841774+00:00

近期003航母福建艦的動態不斷,3月30日的照片中,甲板已經清理乾淨,而在4月1日的照片中,甚至已經可以看到兩條攔阻索都已經安裝完畢,進度非常快,對於圍觀群眾來說,接下來的問題是啥時候可以拆棚子海試呢?

近期003航母福建艦的動態不斷,3月30日的照片中,甲板已經清理乾淨,而在4月1日的照片中,甚至已經可以看到兩條攔阻索都已經安裝完畢,進度非常快,對於圍觀群眾來說,接下來的問題是啥時候可以拆棚子海試呢?

電磁攔阻:可不是那麼容易實現的!

3月30日,在微博帳戶「還是搗蛋」的博文中出現的這張照片中,甲板已經非常乾淨,而且在照片中出現了疑似第四條攔阻索(如果有四條的話)已經安裝完畢:

而到了4月1日微博ID為「搗蛋就搗蛋」的推文中出現的照片則似乎已經有2道攔阻索已經安裝完畢,能在照片比較清楚的看到兩條白線:

在遼寧艦上四道攔阻索,美軍的福特航母上有3道,目前還無法推測003航母福建艦上是幾道攔阻索,按安裝位置看,似乎有4道。

  • 電磁攔阻:可沒有想像那麼簡單

對於003的電磁彈射器已經有很多科普文了,其基本原理是一台超大功率的直線電機,為了應對在數秒內彈射30~40噸的重型艦載機,需要一套強迫儲能系統,以及高頻電源系統與彈射控制系統等。

電磁攔阻系統又是怎麼回事呢?對於航母與艦載機來說,攔阻器其實和彈射器一樣重要,要讓一架戰鬥機以可以隨時起飛的速度在數秒內穩穩的停在甲板上,一個適當阻尼的攔阻器是必選項。

機械攔阻與電磁攔阻:兩者到底有什麼區別?

共同點其實不難理解,一架超過在25~30噸左右的戰鬥機以時速250千米的速度從甲板上高速滑行通過時,其尾部的著艦鉤只要勾住4根或者3根攔阻索中的一根,那麼它將在2~3秒內速度減至零,這個過程伴隨著動能轉換為機械能的過程,而則所謂的機械能,在機械攔阻時大部分會轉化為熱能,一個超大功率的「熱能耗散器」,這裡需要解決兩個疑問:

  • 1、為什麼著艦速度如此之高?
  • 2、散熱功率到底有多大?

第一個問題比較好回答,因為艦載機著艦時尾部的著艦鉤可能沒有勾住攔阻索,也有可能勾住了但攔阻索承受不住巨大的力量發生斷裂,此時艦載機就必須復飛,而著陸跑道總長度也只有200多米,從中部算則只有100米不到,完全不足以再次起飛!

怎麼辦?解決方法很簡單,發動機80%功率,超過起飛的速度降落,一旦失敗,立即節流閥推到底,發動機開啟加力,在短短100米不到的距離內再次起飛,所以艦載機那個根本就不是降落,而是「拍」在甲板上被攔阻索硬生生拉住。

假設2秒內將一架20噸重的戰鬥機從250千米的時速降低為零,那麼其能量有多大呢?大約是48163600焦耳,那麼功率有多大呢?答案是約為2.3萬千瓦。這個功率可以在2秒內燒開大約150千克水,是不是很瘋狂?

機械攔阻是如何工作的?

所謂的機械攔阻就是液壓緩衝式阻攔裝置,這是目前大部分航母中使用的攔阻裝置,包括我國的遼寧號和山東號航母以及美軍的尼米茲級都是用這種攔阻方式,一般由阻攔機系統、鋼索系統、阻攔索、滑輪緩衝系統、鋼索末端緩衝系統、定長沖跑控制系統、復位系統、油液冷卻系統、阻攔索支撐系統等組成。

甲板上能看到的只有幾個滑輪與攔阻索,懸空在甲板高度大約50~140毫米左右,艦載機著艦時會釋放一個尾鉤,「拖著」從甲板上划過,只要勾住4條攔阻索中的一道,阻攔機構就立馬開始工作:

阻攔索的兩端通過銷軸與滑輪組索聯結,滑輪組索經甲板升降滑輪、兩側的滑輪緩衝系統、定滑輪組、十字頭(動滑輪組),最後與鋼索末端的液壓緩衝系統聯結,艦載機尾鉤掛住攔阻索後的阻攔動能主要由主液壓缸及與之相連的蓄能器、膨脹空氣瓶等組成的阻攔機系統來吸收。


為防止艦載機在阻攔過程中產生過高過載影響飛機壽命與飛行員安全,一方面通過定長沖跑控制閥的凸輪型線控制阻攔過程中油阻尼流量,另一方面通過滑輪緩衝油缸和鋼索末端緩衝油缸減少阻攔過程中鋼索的張力峰值。


阻攔過程中主油缸中的油液經控制閥被擠壓到與膨脹氣瓶相連的蓄能器內,達到阻攔終點並將阻攔索從艦載機尾鉤上脫卸後打開復位閥,進入蓄能器中的高壓油液經油液冷卻器流回到主液壓缸中,從而實現阻攔索復位,準備下一架艦載機的著艦阻攔。

這裡必須要提醒一下,攔阻時艦載機的動能除了被膨脹氣瓶的壓縮空氣與轉換成高壓油液吸收外,還被轉換成了氣體與油液的熱能,這些高溫油液通過管式冷卻器被海水吸收散熱,避免油液溫度超標。

不得不說液壓攔阻的設計相當巧妙,把戰機降落時強大的動能轉換為了壓縮空氣以及油液的熱能,但相信各位也發現了,這種攔阻機構的動能吸收方式不是氣缸就是液壓缸,體積還不是一般的大,而是相當大,而另一個則是攔阻調節性能比較差,比如噸位相差比較大時無法靈活調節阻尼適應,這和蒸汽彈射器在彈射無人機時遭遇的問題如出一轍。

電磁攔阻:結構又是怎樣的?

電磁攔阻也是將飛機在2~3秒內停下,但在結構上卻與機械攔阻存在非常大的區別,液壓缸與氣缸早已消失不見,取而代之的是錐形輪+機械剎車以及電動機和水力阻尼等,結構大致如下圖:

這套裝置中比較關鍵的幾個結構,一個是電動機,這是調節阻尼的最關鍵設備,另一個則是水力阻尼裝置與錐形輪,這幾個設備配合工作的原理基本如下:

  • 1、阻尼裝置主要是水力渦輪提供的,這個錐形鼓輪帶動水力渦輪,攪動水流,是阻尼的主要來源;
  • 2、艦載機尾鉤勾住攔阻索初期時速度很高,錐形鼓輪小直徑端釋放攔阻索速度比較快,但隨著攔阻索被拉伸,釋放進入錐形輪的大直徑端,阻尼自然增加;
  • 3、電機是這套電磁阻攔中最關鍵的設備,它可以根據艦載機著陸重量與速度,調節電機的力矩,讓攔阻過程「絲般順滑」

艦載機降落後,當攔阻索被飛機勾住拉動減速時,整套系統將會自動計算分析攔阻索的受力情況,反饋給電機、液壓渦輪系統,然後給予最合適的拉力。這樣一來,將使得原本非常粗暴、著艦時不可調節拉力的機械攔阻制動過程變得非常平滑、穩定,極大降低了對飛行員乃至艦載機本身的衝擊。

如果液壓攔阻或者電磁攔阻失效,或者艦載機著艦鉤損壞或者艦載機不適合攔阻索著陸,那麼還有攔阻網可供選擇,這是一種高強度編織材料而成的彈性材料,可以在攔阻系統失效的情況下快速在著陸區域展開,艦載機著陸後將一頭「撞上」攔阻網後快速停下。

美軍電磁攔阻:問題比電磁彈射還嚴重

2023年3月11日,美海軍學會網站上發布了一篇標題為《海軍最新的航母傑拉爾德·R·福特號面臨最嚴峻的考驗》的文章,介紹了福特號正在進行正式部署前的「國家任務認證」,目前福特號存在比較嚴重的問題:

1、電磁彈射出動頻率達不到設計要求

福特號航母的電磁彈射頻率是160次/12小時,這個參數比尼米茲級的蒸汽彈射120次/12小時要高出30%以上,但目前不僅達不到尼米茲級的蒸汽彈射速度,而且故障率也比較高,平均614個彈射周期就會有一次失敗,高於設計指標4166個周期一次故障。

而且福特號的電彈還曾在2020年6月2日時發生4條彈射器同時罷工的嚴重故障,一直到6月7日才解決,要是在戰時,福特號這幾天就只有挨打的份了。

2、電磁攔阻問題更嚴重

這套攔阻系統看著很先進,但與蒸汽彈射時代的液壓阻攔比起來,其可靠工作的概率簡直就慘不忍睹,據目前公開資料,AAG先進攔阻系統的無故障攔阻次數距離設計要求比電磁彈射問題還嚴重。

003航母的電彈性能怎樣呢?

2017年11月5日,新浪軍事報導中國海軍少將尹卓在接受央視採訪時表示,殲-15艦載機在電磁彈射方面到現在已經彈射上千次了。而據2018年的一份報導,這個數據已經快上萬次,除了艦載機,無人機也被測試了XXX架次,各種準備上艦的無人機都測試了一回,穩定性極佳,完全不存在美軍遭遇的問題。

當然這只是在陸地試驗,還有大量試驗需要下水後才能實地測試,不過就目前公開的測試數據來看,003的電磁彈射與攔阻系統要比福特號可靠性要高得多。

003福建艦:什麼時候能拆棚子海試?

003航母福建艦從去年6月份下水舾裝後就開始期待了,不過大家也知道,舾裝是要一些時間的,但近期福建艦「動作頻頻」,按照過去的經驗,確實可以定出下水「時間表」了。

3月8日,網上出現了一張003航母航拍照,與此前有些不一樣的是在航母舾裝的碼頭後方出現了一艘89號保障艦,就是這艘保障艦的出現,讓大家判斷003航母的海試時間可能會在7~8月,原因是這樣的:

89保障艦的出現是為執行動力系統、指揮系統、雷達系統、艦載機調運系統、補給以及通訊系統安裝調試任務的大量工人與技術人的後勤服務的,除了系統調試安裝外,還有航母工作人員的訓練也會一併展開,89保障艦就是這些人員的「培訓學習」與起居使用。

按山東艦在保障艦停泊四個月後開始首次海試進行推算,福建艦的海試時間很有可能是在今年7~8月份。有朋友還做了一份與山東艦的的各項目時間對比圖,可以直觀的看出各個階段需要的時間:

這個推測靠不靠譜就不知道了,畢竟是山東艦的安裝與海試計劃與而003航母還是略有區別,比如電彈系統與電磁攔阻,這是與山東艦不一樣的地方。

延伸閱讀:003航母福建艦

003號福建艦航母是一艘平直通長飛行甲板的航母,長約316米,寬約76米,排水量達到了8萬噸以上,為常規動力系統,配置為8台增壓鍋爐;4台蒸汽輪機,總功率163MW(22萬軸馬力),最高航速30節,裝備了3台電磁彈射器、光學助降系統以及電磁攔阻系統。

雷達為346A型C/S波段主動式相控陣雷達X波段相控陣雷達,也就是各位熟悉的四面陣,武器裝備為4套紅旗-10艦對空飛彈系統、4座1130型近防炮。艦載機總量為60~70架,型號可能是J-15與J-35搭配,另外還有空警-600艦載預警機。

福建艦也是除了美軍航母以外排水量最大的航母,是除了福特號航母以外唯一一艘使用電磁彈射和電磁攔阻的航母。

關鍵字: