國(guó)外艦載機(jī)夜間著艦航線設(shè)計(jì)分析

焦曉輝 屈程

摘? 要：作為航空母艦戰(zhàn)斗力形成的關(guān)鍵，艦載機(jī)為了能夠安全、高效回收，都是按照特定的航線完成進(jìn)場(chǎng)著艦飛行的，且不同著艦環(huán)境飛機(jī)的著艦航線有所不同。與晝間著艦相比，夜間著艦受到更多不利因素的影響，難度和風(fēng)險(xiǎn)要大很多，也是航空母艦形成全天候作戰(zhàn)能力的標(biāo)志。為了有效降低著艦風(fēng)險(xiǎn)，分析夜間著艦飛行的特點(diǎn)給出合理的夜間著艦航線設(shè)計(jì)方法是很有必要的。

關(guān)鍵詞：艦載機(jī);著艦航線;設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：V249.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）10-0029-02

Abstract： As the key to the formation of aircraft carrier combat effectiveness， in order to recover safely and efficiently， carrier-based aircraft complete the approach and landing flights according to specific routes， and the landing routes of aircraft in different landing environments are different. Compared with day landing， night landing is affected by more unfavorable factors， which is much more difficult and risky. It is also a sign of aircraft carrier's all-weather combat capability. In order to effectively reduce the landing risk， it is necessary to analyze the characteristics of night landing flight and give a reasonable design method of night landing route.

Keywords： carrier borne machine; landing route; design

1 概述

艦載機(jī)夜間著艦一般是指每日太陽(yáng)落下之前半小時(shí)到次日太陽(yáng)升起半小時(shí)之后的著艦飛行活動(dòng)，與晝間相比，在環(huán)境、設(shè)備、指揮、心理等方面存在較大差異，飛行員和指揮員由于目視參考少，判斷飛機(jī)狀態(tài)困難，特情處置不易，風(fēng)險(xiǎn)要大的多，但卻是航空母艦形成全天候作戰(zhàn)能力的重要標(biāo)志。美國(guó)海軍于1950年2月完成首次夜間著艦，但由于成功率較低，基本不具備夜間作戰(zhàn)能力，后來(lái)隨著著艦引導(dǎo)設(shè)備的改進(jìn)，夜間著艦條件得到較大改善，有效降低了飛行員的操縱負(fù)荷和要求，提高了著艦成功率，但即使這樣，統(tǒng)計(jì)資料顯示，美國(guó)海軍夜間著艦的事故率仍達(dá)到晝間著艦的4倍。因此完成夜間著艦對(duì)飛行員來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

作為航空母艦使用大國(guó)，美軍艦載機(jī)進(jìn)近著艦時(shí)，根據(jù)氣象條件和飛行員的目視情況，進(jìn)場(chǎng)著艦方式分為目視進(jìn)場(chǎng)及目視著艦、儀表著艦系統(tǒng)進(jìn)場(chǎng)及目視著艦、儀表指示進(jìn)場(chǎng)及全自動(dòng)著艦，這三種方式分別對(duì)應(yīng)不同的著艦航線。其中，目視進(jìn)場(chǎng)及目視著艦主要工作在氣象條件良好，航空母艦周邊沒有云，能見度良好的晝間著艦，著艦航線見圖1;儀表指示進(jìn)場(chǎng)及全自動(dòng)著艦主要工作在航空母艦周邊云層高度低，能見度差等復(fù)雜氣象條件下或者夜間著艦。

表1為給出了美軍F-18飛機(jī)目視著艦航線和儀表指示進(jìn)場(chǎng)及全自動(dòng)著艦航線部分參數(shù)對(duì)比，可以看出晝、夜間著艦航線不論從航線高度、下滑道長(zhǎng)度、航線寬度等方面都有較大的差異，進(jìn)而影響航線其它參數(shù)的設(shè)置。由于夜間飛行的特殊性，晝間著艦航線并不能滿足夜間著艦的要求，因此在開展夜間著艦飛行之前，需要結(jié)合飛機(jī)飛行特性和夜間飛行特點(diǎn)，對(duì)航線的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析和確定，設(shè)計(jì)出合理的夜間著艦航線。

2 夜間著艦航線影響因素分析

夜間著艦航線設(shè)計(jì)就是要確定航線的關(guān)鍵參數(shù)，主要包括飛機(jī)位置、速度、姿態(tài)等，既要滿足安全性的要求，又要保證足夠的回收效率，其主要受到4方面因素的影響：

2.1 飛機(jī)艦載特性

開展飛機(jī)著艦航線設(shè)計(jì)，需首先對(duì)該飛機(jī)進(jìn)行艦載特性評(píng)估，主要包括橫滾特性、大小油門特性、復(fù)飛、逃逸特性等，確定該型機(jī)是否具備艦載飛行的能力。由于飛機(jī)艦載特性存在差異，不同類型的艦載機(jī)進(jìn)近飛行程序略有差異，最優(yōu)迎角、速度等航線參數(shù)也有所不同;對(duì)于同型飛機(jī)來(lái)說(shuō)，晝間和夜間飛行飛機(jī)的性能（逃逸、復(fù)飛）差異是可以忽略的，但是在晝間條件下可以接受的操作品質(zhì)可能在夜間條件下有可能會(huì)變成不可接受的，會(huì)影響到航線高度、寬度。

2.2 飛行環(huán)境因素

夜間飛行與晝間飛行最大的不同就是飛行環(huán)境的差異。一方面，飛行員環(huán)境視覺辨識(shí)能力變差，會(huì)導(dǎo)致飛行員發(fā)現(xiàn)偏差慢，對(duì)座艙顯示信息反應(yīng)遲緩，導(dǎo)致過于粗放的操縱，極易產(chǎn)生錯(cuò)覺;另一方面，LSO指揮時(shí)沒有天際線參考，難以判斷飛機(jī)狀態(tài)及距離，視角在對(duì)空觀察和輔助設(shè)備之間轉(zhuǎn)換困難。因此，在設(shè)計(jì)夜間著艦航線時(shí)，為了保證夜間著艦安全，對(duì)航線高度、下滑道長(zhǎng)度、鉤艉距、航線寬度等參數(shù)的要求與晝間航線會(huì)有所不同。

2.3 著艦引導(dǎo)系統(tǒng)

目前航空母艦主要的著艦引導(dǎo)系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)距離從遠(yuǎn)到近包括微波著艦引導(dǎo)系統(tǒng)、精密著艦引導(dǎo)雷達(dá)和菲涅爾光學(xué)助降系統(tǒng)三種，美軍以現(xiàn)有系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)著艦，而俄羅斯飛機(jī)和航母沒有裝備自動(dòng)著艦設(shè)備，其技術(shù)先進(jìn)程度對(duì)飛行員操縱負(fù)荷和操縱要求有著較大的區(qū)別，也直接影響到航線下滑道長(zhǎng)度。

2.4 飛行員技術(shù)水平

在艦載機(jī)著艦過程中，作為直接操縱飛機(jī)的飛行員的著艦技術(shù)水平及熟練程度對(duì)進(jìn)近著艦的安全性和精確性有較為明顯的影響，對(duì)航線下滑道長(zhǎng)度、高度、寬度的要求都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

3 夜間著艦航線參數(shù)確定

通過上述分析得知，為了保障夜間著艦安全，要根據(jù)夜間著艦實(shí)際條件確定下滑道長(zhǎng)度、航線高度、寬度、鉤艉距等關(guān)鍵參數(shù)，然后再通過飛機(jī)狀態(tài)以及位置幾何關(guān)系，求出航線其余參數(shù)信息。下面結(jié)合國(guó)外艦載機(jī)相關(guān)資料，對(duì)艦載機(jī)夜間著艦航線的關(guān)鍵參數(shù)確定進(jìn)行分析。

3.1 下滑道長(zhǎng)度

著艦的關(guān)鍵是下滑道的建立。夜間飛行，周邊環(huán)境視覺信息缺失，飛行員沒有可靠的地標(biāo)作為飛行參照，容易產(chǎn)生錯(cuò)覺，只能嚴(yán)格按照儀表飛行，對(duì)飛行員的身體、心理和技術(shù)都是巨大的考驗(yàn)。在這種情況下，如果飛機(jī)盡早對(duì)準(zhǔn)艦尾建立穩(wěn)定的下滑道，使飛行員有充裕的時(shí)間建立正確的飛行軌跡和姿態(tài)，盡量避免近艦尾段的調(diào)整頻率和幅度，對(duì)于減輕飛行員的心理負(fù)擔(dān)，降低著艦風(fēng)險(xiǎn)，提高著艦成功率是很有幫助的。但下滑道長(zhǎng)度加長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致航線時(shí)間變長(zhǎng)，降低了回收效率，因此需要綜合權(quán)衡。

3.2 航線高度

夜間海上低空飛行，飛行員不僅缺少目視參照，而且由于飛機(jī)接近水面，空中出現(xiàn)特情時(shí)飛行員反應(yīng)時(shí)間不足，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)較大，因此美軍和俄羅斯夜間著艦的航線高度都較晝間有所提高。

3.3 航線寬度

航線寬度主要影響到飛機(jī)一轉(zhuǎn)彎、二轉(zhuǎn)彎時(shí)的坡度、時(shí)間以及二轉(zhuǎn)彎時(shí)的下沉率，為保證夜間飛行安全，應(yīng)避免坡度過大以及下沉率過大等大機(jī)動(dòng)飛行，防止飛行員進(jìn)入錯(cuò)覺，因此航線寬度不能太小。

3.4 鉤艉距

美軍在艦載機(jī)回收公告中指出，艦載機(jī)著艦過程中，為保證安全，要求飛機(jī)與航空母艦之間有至少3.0m的凈空安全高度，美軍“尼米茲”航母理想下滑道的艦艉安全高度為5.3m。因此，為保證夜間著艦的安全，防止著艦飛行中出現(xiàn)撞艦艉等危險(xiǎn)情況，建議適當(dāng)提高艦艉高度，而鉤艉距只跟燈光下滑角、橫搖角和甲板風(fēng)三個(gè)參數(shù)有關(guān)系，分別如下：

（1）增大燈光下滑角，可以使飛機(jī)尾鉤落點(diǎn)前移，鉤艉距增大，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)下沉率增大和姿態(tài)角減小，這意味著飛機(jī)沖著艦擊載荷增大以及復(fù)飛風(fēng)險(xiǎn)的增加，因此下滑角不能太大。

（2）由于光學(xué)助降裝置的安裝位置偏離跑道中心線，則可以通過改變燈箱的橫搖角，使位于著艦中心線上的下滑道升高或者降低進(jìn)而改變尾鉤落點(diǎn)的位置，這樣就可以保證飛機(jī)在下沉率和姿態(tài)角不變的情況下通過理想著艦點(diǎn)位置前移來(lái)增大鉤艉距。

（3）甲板風(fēng)增大，飛機(jī)下沉率減小，俯仰角增大，尾鉤落點(diǎn)后移，鉤艉距減小。

因此，如果想要更大的鉤艉距，在中等甲板風(fēng)（18～25節(jié)）條件下，最好是將通過改變燈光橫搖角將尾鉤觸艦點(diǎn)適當(dāng)前移，前移不宜過大，否則將增加逃逸概率;下滑角增大和甲板風(fēng)增大兩者對(duì)著艦的影響相反，只有在大甲板風(fēng)情況下（≥35節(jié)），才會(huì)增大燈光下滑角，這樣既可以減小艦尾流的影響，也可以保證下滑軌跡角、俯仰角、飛機(jī)基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速等著艦參數(shù)基本不變，降低對(duì)飛行員著艦下滑操縱的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過分析夜間環(huán)境著艦飛行的特點(diǎn)，提出了夜間著艦航線關(guān)鍵參數(shù)的確定原則及方法，而設(shè)計(jì)出的航線也需要通過飛行來(lái)驗(yàn)證以及改進(jìn)。通常在不同的訓(xùn)練階段會(huì)使用不同的航線，比如夜間著艦初期或者氣象條件惡劣時(shí)可以使用大航線，飛行員經(jīng)過長(zhǎng)期訓(xùn)練技術(shù)熟練后或者氣象條件良好時(shí)則可以使用小航線。飛行員按照合理的航線操縱飛機(jī)飛行，既可以有效降低著艦風(fēng)險(xiǎn)，又可以保證較高的回收效率。

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