淺談艦載機起降技術現狀及發展范文

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摘要：隨著自主研發的大型航空母艦“002”艦下水，我國向“深藍海軍”的目標又邁出了堅實的一步。航母作為“大國重器”，擁有無與倫比的戰略意義。對這些龐然大物來說，能形成戰斗力的關鍵是所搭載的艦載機可以最大限度發揮自己的作用，而這其中重中之重就是艦載機要能夠安全高效的在航母上起降。目前，鮮有研究針對國內外艦載機的起降關鍵技術做深入的分析。本文首先對五項艦載機起降技術的原理進行了介紹，分析了各項技術的優缺點，然后通過對比分析歐美國家及我軍航母起降關鍵技術的發展現狀，明確了我國艦載機與國外艦載機起降技術的差距，并分析了各國未來艦載機起降技術的發展趨勢，最后針對我國航空母艦發展現狀，得出我國應該加緊對電磁彈射技術及先進艦載機的研制的結論。本文的研究內容可為我國航母艦載機起降技術的發展決策及相關研究領域的學者提供參考。

關鍵詞：艦載機；起降技術；發展趨勢

引言

我國近年來對于航母的需求與日俱增，已經有2艘航空母艦下水，目前仍有1艘在建。對于航母來說，艦載機就是航母的“心臟”，所以我國對艦載機的研究正持續深入，已陸續有新機型出現。與陸上起降不同，艦載機在航母上的起降方式更復雜多樣，也更具危險性和挑戰性。根據航母設計的起降技術的不同，艦載機的起降方式也不同。而更安全高效的起降方式，又能大大提升艦載機的戰斗力。在航母誕生早期由于飛機速度慢，對于起降方式還沒有系統研究，而現如今，飛機速度快，重量大，對于先進起降技術的探索自然也更加深入。已經有幾項技術得到應用和正在研發。像滑躍起飛，蒸汽彈射起飛，垂直起降，電磁彈射起飛，攔阻索迫降技術等等。這些關鍵技術擁有各自的優點，但也存在明顯缺陷。而如何研發出一種既高效安全又經濟實用的起降技術仍然是起降技術發展的瓶頸。因此，有必要針對國內外艦載機起降關鍵技術現狀及發展方向進行研究，為我國航母艦載機起降技術的發展建設及相關領域的學者提供參考。

1現階段艦載機主要起降技術

經過大半個世紀的探索和發展，在艦載機起飛技術方面先后誕生了滑躍式起飛技術、蒸汽彈射起飛技術以及電磁彈射起飛技術，也有艦上垂直起降技術；在著艦技術方面主要有液壓攔阻索技術及電磁攔阻索技術[1]。

1.1滑躍式起飛技術滑躍式起飛技術主要是通過在艦首位置設置首斜曲面甲板（一般與水平面呈6°至20°斜面），艦載機依靠自身動力先在航母水平甲板上滑跑，經艦首首斜甲板傾斜角度引導，在離艦瞬間被賦予一定航跡傾斜角和向上的垂直分速度，使艦載機躍向空中，實現離艦起飛。該技術成本和技術限制不大，對航母建造結構來說較為簡單，故障率低，且對艦載機不需進行較大程度的改造。該技術的缺陷主要體現在對艦載機起飛重量的限制，對發動機的起飛推重比要求較高，影響作戰半徑。此外，滑躍甲板占用面積大，影響全甲板的調動，降低了單位時間飛機出動效率，且對飛行員的操控要求較高。

1.2蒸汽彈射起飛技術蒸汽彈射起飛主要靠蒸汽彈射器實現，蒸汽彈射器則以高壓蒸汽推動活塞運動，帶動拖索拖拽艦載機在彈射軌道上加速至離艦起飛。蒸汽彈射器的組成較為復雜，可分為起飛系統、蒸汽系統、歸位系統、液壓系統、預力系統、潤滑系統、控制系統。蒸汽彈射起飛技術發展歷史較長，技術成熟度高，可靠性有保障，目前在役的多數航母仍采用該技術，但蒸汽彈射器配套設施多，系統煩瑣，其縫式缸體對加工精度和材質要求較高，且U型密封條磨損嚴重導致更換頻繁，維護成本大，通常一艘同排水量的航母，有蒸汽彈射器的比沒有的費用要高約三分之一。

1.3電磁彈射起飛技術電磁彈射器的核心部分是長度達100多米的直線感應電動機，直線電機的結構可以看作是將一臺旋轉電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當于直線電機的初級，轉子（電樞）相當于直線電機的次級。初級中通以交流電，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。該技術采用電氣結構更容易與其他甲板上的作戰系統兼容，且彈射功率提高，有利于裝備大型作戰飛機，此外結構相比蒸汽彈射器極大簡化，操作復雜度減低。但電磁彈射器技術過于復雜，研發成本過高，目前只有美國的福特級航母使用該技術。

1.4攔阻索迫降裝置攔阻索阻攔裝置涉及機械、電氣、液壓等諸多高新技術，是碩大而龐雜的大工程。阻攔鋼索需要直接承受艦載機尾鉤的沖擊力和阻攔力，又要具備較高的抗疲勞連續工作性能，硬度和韌性的要求對阻攔索材質工藝提出嚴苛要求。目前世界各國航母上普遍使用的是液壓式阻攔裝置。飛機著艦過程對飛行員操控技術要求較高，有時會發生尾鉤未能勾上攔阻索的情況，則飛機需要加大發動機油門采取逃逸復飛措施，低空飛行后重新著艦。

1.5垂直起降技術垂直起降飛機由發動機提供的向上的推力來克服重力實現垂直起降，主要有三種形式，第一種是利用偏轉發動機的噴管提供升力，第二種是直接使用升力發動機提供升力，第三個是前兩種辦法的組合，同時使用升力發動機和主發動機。垂直起降技術減小了艦載機起飛所需甲板空間，有利于增大航母艦載機承載數量，但垂直起降飛機耗油量較大，作戰半徑較小，機動性相對較差。

2國外艦載機關鍵起降技術發展現狀

航母技術起步較早的國家有美國、英國、俄羅斯、法國等，其現役航母的各項技術都為世界各國所看齊。本文針對國外較為先進的在役航母，對其主要艦載機型及起降技術進行對比分析，如表1所示。從表中對比數據可看出，在艦載機起飛方式上，大多數航母仍采用蒸汽彈射器及滑躍甲板，只有美國的福特級航母采用了較先進的電磁彈射器，主要原因一方面是蒸汽彈射器及滑躍甲板的發展歷史較早，具有較高的技術成熟度及可靠性，且能夠滿足大多數艦載機型的起飛要求，另一方面是因為電磁彈射器的相關研究起步較晚，技術風險和成本相對較高，這是各國目前大多數在役航母不配置電磁彈射器的主要原因[2-4]。在艦載機著艦方面，基本都是基于液壓技術的阻攔索裝置和垂直起降技術，只有福特級航母采用了電磁阻攔裝置，該電磁阻攔系統在飛機降落拉動攔阻索時，可回收電能，供電磁彈射器使用，結構組成更簡單輕巧，便于操作，不僅縮短了反應時間，還優化了攔阻效果。

3我國航空母艦的發展

20世紀80年代中期，中國購買澳大利亞的“墨爾本”號航母，之后在廣州將其拆解，這是中國海軍科研人員第一次了解航母的結構。此后，中國分別于1998年和2000年購買了俄羅斯退役的“明斯克”號和“基輔”號航母，加深了對航母的了解。2002年從烏克蘭購買的“瓦良格”號幾經周折拖到大連，并由中國軍工部門開始研究、改裝。進入21世紀，隨著中國綜合國力的大幅提升，軍事工業能力也得到增強，航母研制開始進入實質性建設階段。2011年8月10日，改裝后的“瓦良格”號首次進行航海試驗，之后交付給海軍。2012年9月，中國政府公布改造后的航空母艦命名為“遼寧”。2012年9月25日，遼寧艦正式入列。“遼寧”艦是一艘6萬噸級常規動力航空母艦，作為試驗艦并未實際配置艦載機，采用滑躍起飛技術。2018年5月13日，首艘國產航母“001A”型航空母艦，建造完成，離開碼頭，開始海試。“001A”型航空母艦仍采用滑躍起飛技術。據稱，中國第二艘國產航空母艦正在緊張建造中，且排水量遠超“001A”型航空母艦，可能取消滑躍式甲板，采用電磁彈射器技術。

4國外艦載機起降關鍵技術發展趨勢分析

美國作為世界霸主，對航母的研發更是不遺余力。在起降關鍵技術方面，美國的航母一直獨樹一幟，領先世界。在熟練應用蒸汽彈射起飛技術后，率先研發出了電磁彈射器，并且把電磁彈射起飛技術應用在最新的“福特”級航空母艦上，并用更加先進的電磁式攔阻索替換了液壓式攔阻索。而有關如何改進電磁彈射起飛技術的研究也在持續深入[5]。俄羅斯作為老牌軍事強國，早在2015年已明確提出建造新型航母的方案。據悉，此型航空母艦采用常規動力且擁有獨特的造型和起降技術，采用雙艦島，搭配有2條滑躍式起飛跑道，同時還擁有2具電磁彈射器，確保艦載機在惡劣氣候下安全起降[6]。英國方面，通過其最近下水服役的“伊麗莎白女王”號不難得出，未來主要繼續沿用滑躍起飛技術，同時采購垂直起降戰斗機，節省航母空間[7]。

5對我國艦載機起降技術發展路線的建議

我國對航母的研究起步較晚，相較于美國、英國等國家，技術能力和經驗不足，更加需要加大投入力度，加緊研發新型起降技術，尤其是加大對電磁彈射器和電磁攔阻索加大研發力度，爭取早日在航空母艦上使用[8]。目前，我國由潛艇的“心臟”-發動機總設計師、海軍少將馬偉明院士主持航母艦載機電磁彈射器項目，相信在多部門的協同下我們很快能在國產航母上使用電磁彈射起飛技術。同時，對艦載機的研發也要深入，例如加緊“殲-31”的研制，盡快上艦，才能利用好新型起降技術，增強航母威懾力和戰斗力。當然最為重要的是，建造核動力航母以增加艦載機數量并且能夠匹配新型起降技術，才能夠增強海軍綜合作戰能力。

6總結

綜覽各國艦載機起降技術，我們不難發現，今后起降關鍵技術的發展是朝著電氣化方向發展的。中國目前上艦使用的是滑躍起飛技術和液壓式攔阻索技術，離最先進的電磁彈射起飛技術和電磁攔阻索技術有不小差距，但好在根據各方報道，我國正在研發新型電磁彈射裝置，有望彌補與國外領先技術的差距。但我們需要認識到，技術永遠在革新。我們不光要追隨別人的腳步進行研發，更要融入自己的創新意識，作這方面技術的“領頭羊”

參考文獻：

[1]馬世強.艦載機降落技術探討[J].艦載武器，2007（11）：70-77.

[2]吳家鳴.航母艦載機起降方式特點分析及全球現役航母簡介[J].廣東造船，2011，30（05）：45-48，57.

[3]曲東才，周勝明.艦載機起飛技術研究[J].航空科學技術，2004（04）：25-29.

[4]馬世強.美俄艦載機起飛方式優劣談[J].艦載武器，2004（11）：79-82.

[5]柳正龍.霸權的“鐵爪”—美國航母技術掃描[J].軍事文摘，2017（13）：19-22.

[6]孟光.航母承載的復興———俄羅斯新型航母發展綜合分析[J].軍事文摘，2017（13）：23-26.

[7]柳正龍.曾經的輝煌———英國航母關鍵技術發展研究[J].軍事文摘，2017（13）：15-18.

[8]陳傳明.未來航母選擇之路[J].軍事文摘，2018（13）：57-59.

作者：秦鑒國 單位：南京市中華中學