歼-15在"辽宁"舰上的起飞

　　记：航母的飞行甲板很短，只有陆地机场的1/20，歼-15舰载机是滑跃起飞的，请介绍一下相关知识？ 　　傅：从“辽宁”舰的俯拍照片中发现，在其飞行甲板上共画有三条非常显眼的虚线，一条白色，两条黄色。白色虚线将斜角甲板一分为二，表明这是一条着舰中心线。两条黄色虚线中较短的一条與航母的右舷基本平行，它的起点位于岛式上层建筑前方的起飞区。另一条较长的黄色虚线的起始点后移至着舰区的中部，與白色虚线有交叉。该线與起飞区甲板的左舷大致平行。两条黄色虚线最终交汇于舰艏滑橇式甲板顶端的离舰中心点。 　　首次着舰后，歼-15的552、553号机经过舰上人员的检查、维护，相继沿着黄色虚线标示的方向加速滑跑，从滑橇甲板的末端一跃而起，离舰升空。整个动作连贯、顺畅，一气呵成，给人留下了深刻印象。 　　所谓滑跃起飞，就是利用飞行甲板终端的一块上翘的斜板，在飞机离舰前的一瞬间，为其提供一个向上的动量，以避免飞机离舰后在达到维持平飞的速度之前，出现过多的下沉。理论计算和飞行试验都表明，该项技术有助于大大缩短固定翼飞机起飞滑跑的距离。这一方法在地面和军舰上都可以采用。我国的“辽宁”舰、俄罗斯的“库兹涅佐夫”号航母以及一些轻小型航母上的舰载机，均选择了这种起飞方式。 　　记：滑跃起飞技术是由谁发明的，又是如何发展起来的？ 　　傅：美国是最早研究滑跃起飞的国家。上世纪50年代，美国国家航空航天局就曾为航母设计过一种微翘斜板，并进行过试用，目的主要是弥补舰载机弹射器功率的不足。不过，美国海军一直没有接受这种起飞方式，概因后来发展出了功率完全能够满足喷气式舰载机起飞所需要的蒸汽弹射器。 　　真正使滑跃方式变成现实的是英国人。“海鹞”攻击机装备皇家海军后不久，海军军官道格拉斯·泰勒中校就建议对滑跃起飞进行深入研究，以扩展该机的活动空间，提高作战效能。英国军方采纳了这一建议，并與西班牙合作，在地面上对“鹞”式飞机利用斜板滑跃起飞进行了一系列的试验。结果显示，只要“鹞”式飞机的四个喷口向后下方偏转一定角度，并借助上翘斜板，就可在较短的距离内冲上蓝天。垂直起降战斗机采用滑跃起飞的好处是：可节省燃油、增大航程、提高载弹量。 　　从上个世纪70年代后期起，英国和西班牙海军便将这一技术移植到小型航母“皇家方舟”号、“无敌”号、“阿斯图里亚斯亲王”号上。购买了“海鹞”式飞机的意大利和印度也分别在其轻型航母“加里波第”号和“维兰特”号的舰艏增设了滑橇式甲板。 　　记：“海鹞”式飞机是一种具备垂直起降能力的军机，偏转发动机喷口后，比较容易实现短距起降。那么，普通的固定翼舰载机采用这种方式离舰，效果如何呢？ 　　傅：上个世纪70年代末，美国和苏联科研部门也在地面和航母上对这项技术进行过大量的试验和分析。作为一种在遭到破坏的机场紧急升空或在航母上短距离舰的手段，滑跃起飞方式被证明非常有效。 　　1982年8月28日，在乌克兰克里米亚半岛的新奥多夫卡-军用机场，苏霍伊设计局的试飞员沙道夫尼克驾驶苏27原型机的改进型T-10-3号飞机（注意：不是T-10K-3），从“银针”地面试验设施上成功起飞。 　　记：“银针”是一种什么样的试验设施？ 　　傅：“银针”是一种舰载航空兵地面试验训练综合设备。它主要包括T-1型起飞滑跃板、地面导航雷达、“月亮”3和“下滑航迹”H光学助降系统、“斯韦特兰”2拦阻装置、紧急拦阻网等。 　　T-1主要用于模拟航母的滑橇式起飞甲板，大约高5米，宽30米，上翘角为8.5度，长度只有60米。在如此短的距离内，就能把一架常规的固定翼重型战斗机安全送上天，滑跃起飞的结果确实惊人。1982年9月9日，试飞员普加乔夫驾驶同型机，以更短的距离从T-1上滑跃升空，进一步证明了滑跃起飞的作用和潜力（当然，试飞的飞机大大减轻了重量）。 　　后来，根据试飞数据研制的配有仿真航母起飞甲板的“银针”T-2型，将起飞滑跃板的长度缩至53.5米，宽度减为17.5米，高度提升约0.6米，上翘角增大到14度。这一设计上的改动说明，在特定的范围内，适当加大滑橇式飞行甲板的上倾角，对于改善舰载机的起飞性能是有好处的。 　　滑跃起飞的试验结果令人满意，导致苏联军方毅然放弃了已攻关多年的蒸汽弹射器的研究，在其新设计的“库兹涅佐夫”号航母的舰艏配置了向上翘起的飞行甲板，从而构建出世界上第一种不装设弹射器而采用滑跃方式解决常规固定翼喷气式舰载机起飞问题的航空母舰。 　　记：世界上首次用常规固定翼舰载机，以滑跃的方式从航母上起飞是什么时候？ 　　傅：这已有20多年的历史了。1989年11月1日，普加乔夫驾驶专为航母设计的苏-27K舰载机的试验样机在“库兹涅佐夫”号上成功降落。第二天，他又驾驶该机，从“库”舰顺利滑跃升空。到目前为止，米格-29K、苏-25K、苏-27K（后定名为苏-33）等型舰载作战飞机均已成功地在该舰上进行了试飞和试用。 　　记：采用滑跃起飞的方式离舰，对飞行甲板的设计肯定有特殊的要求，能介绍一下它的特点吗？ 　　傅：滑跃起飞所用的航母甲板的跑道分为平直段和上翘段两部分。为了减小在折点处因坡度突然加大，而引起机体和起落架承受的支反力的陡增，滑橇式甲板平直段與上翘段之间并非折线连接，而是采用倾角均匀过渡、與直线段相切的弧形曲线。对于不同的航母和不同的舰载机来说，选定一种合适的舰艏斜坡角度非常重要。 　　目前，采用滑橇式飞行甲板的航母，其上倾角各不相同，如英国的轻型航母“无敌”号的斜板坡度为7度1分（后改为12度）；與其同级的“皇家方舟”号为15度；西班牙的“阿斯图里亚斯亲王”号12度；意大利的“加里波第”号仅6.5度；印度“维兰特”号约为12度；俄罗斯“库兹涅佐夫”号在14度左右；我国“辽宁”舰的滑跃甲板的升角也是14度左右。 　　记：采用滑跃起飞的主要好处是什么？ 　　傅：如果气动特性好、推重比较大的固定翼喷气式舰载机，选择用滑跃的方式起飞，所需的离舰速度将大大降低，滑跑距离可比采用常规办法（水平增速滑跑）升空的方式缩短2/3，或者是在滑跑距离不变的情况下，使飞机的载重能力增大20%。 　　在航母上采用滑跃方式起飞，除了可获得上述好处，还具有操作简单、安全性好、飞机的出动频率不受弹射器功率和故障的影响等优点。取消了弹射器，将有助于简化航母设计、减轻重量、减少能耗、降低造价、节省训练和维修费用。可以说，采用滑跃起飞，是未来中小型航母发展的方向之一。 　　记：美国的大型航母全部采用蒸汽弹射器，这种弹射装置有什么特长？ 　　傅：蒸汽弹射器是目前应用最广泛、技术最成熟的一种飞机弹射器。现代大型航母上的各型固定翼舰载机，大多采用蒸汽弹射的方式起飞。與其它弹射器相比，蒸汽弹射器的优点是：弹射能量大，加速特性好，所需飞行甲板短。它能够在几十米的距离内，把舰载机的速度由0加速到离舰速度。 　　蒸汽弹射器是一种比较可靠，且适应范围较广的舰用弹射装置，它既可以弹射重量轻的超音速战斗机，也能弹射重量大的低速运输机、预警机等。如美国的“独立”号航母上使用的C-13型蒸汽弹射器，具有以70.38米/秒的速度弹射34吨的飞机的能力。一艘大型航母，往往配备4部弹射器。从理论上讲，在昼间，每相隔30秒（甚至15-20秒）就可弹射一架飞机（由于种种原因，平均弹射间隔实际上为115秒）。 　　记：为什么除了美国外，其它国家无法制造蒸汽弹射器，多选择滑跃起飞的方式，原因何在？ 　　傅：目前，世界上能够生产蒸汽弹射装置的只有美国一家，即使想买，也不一定卖给你。再说，小型航母装不起这些耗能大、耗水多、重量大、造价高的东西。况且，蒸汽弹射装置也有许多不足之处。 　　首先是结构重量大。一台蒸汽弹射器重560吨左右，4台的总重在2200吨以上。它们所占据的空间高达3000多立方米。除了要在船舱内为弹射器系统留出位置，还需用多个大型水箱存放淡水（MKC-13-1型蒸汽弹射器每弹射一次，就需消耗1.5-2吨淡水）。如此一来，整个航母的尺寸和吨位就不得不加大。 　　其次是能耗高。蒸汽机的热效率是比较低的，为了将淡水烧成蒸汽，需耗费大量能源，并为燃料的贮存留出额外的空间。若直接从船用动力装置中引出热能，发动机的功率就要降低，船速就会减慢，而在舰载机起降时，是需要航母以较高的航速逆风前进的，降低航速，自然对起降不利。 　　第三，需自制淡水。一艘大型航母配备80架左右的飞机和5000多名舰员。其淡水消耗量相当惊人，仅一部蒸汽弹射器每天就需消耗淡水80吨。若不能及时从外界补充水源，就必须自己制造。到目前为止，尚无一种令人满意的高效、节能的海水淡化装置（当今的技术，每淡化一吨海水，需耗费近一吨柴油）。因此，带蒸汽弹射器的航母，运行费用相当高。 　　第四，工艺复杂。蒸汽弹射器在工作时处于高温、高压、高负荷的环境中，且必须保持良好的密封状态，否则，如果蒸汽大量泄露，不但将降低弹射效率，还会严重影响飞机动力装置的工作。因此，对弹射器部件的加工精度和维护使用要求都很高，每使用500次就得进行一次定检大修。这必然会增大其生产和使用成本。 　　第五，功率调节范围小。现役蒸汽弹射器的最大弹射重量在34吨左右，即飞机超过这一重量就无法弹射了。而对轻型飞机来说，由于蒸汽弹射器在低能量水平下的最大作用力與平均作用力的比值相应增大，从而导致弹射过程中机体受到的最大弹射力有可能超过平均弹射力的一倍。过高的弹射力变化引起的冲击，对飞机的结构是非常不利的。 　　记：與蒸汽弹射的方式相比，采用滑跃起飞，似乎既简单、又实用，这种起飞方式有什么问题吗？ 　　傅：與其它的起飞方式一样，滑跃起飞也有其不足之处， 　　1.由于斜板曲率的存在，飞机在滑跃起飞的过程中，起落架和机体的瞬间载荷及扭矩会增大很多，飞机所受的支反力有可能达到正常起飞重量的两倍。为此，飞机的起落架、机翼、机身等受力部分都需要重新设计，并作相应的加强。 　　2.除非舰载机本身具备较好的短距起降能力（如起飞推重比高、起降配平升力系数大），否则，滑跃起飞所需的跑道长度要大于弹射起飞的长度。据分析，重型舰载战斗机采用滑跃方式起飞，其所载弹药和燃料要少于弹射起飞方式。相对于在陆地机场采用常规滑跑的方式起飞，其最大载荷有可能要减少30%-50%。这将影响作战半径和武器携带数量。 　　3.一些推重比不高的固定翼舰载机（如预警机、反潜机等），采用这种方法难以安全地从航母上起飞。 　　4.滑跃起飞受环境和气象条件的影响较大。由于起飞时，舰载机是自主滑跑的，而不是固定在滑轨上运动的，因此，受侧风的影响比较大，搞不好就会滑偏，危及飞行安全。 　　5.與弹射起飞相比，常规舰载机采用滑跃起飞需要有较大面积的“干净”甲板。这样一来，就会造成航母上层甲板停机位的减少，大部分舰载机不得不放在下层机库内。而机库的容量有限，且上下运送飞机，使用起来多有不便。 　　6.由于滑跃起飞所需的跑道长度大干弹射起飞的长度，與弹射起飞相比，常规舰载机采用滑跃起飞时，要求航母有更高的航速、飞机有更大的配平升力系数。这对航母的船形设计、舰载机的气动力设计以及动力装置的选择，提出了更为苛刻的要求。 　　7.與弹射起飞的方式相比，采用滑跃起飞的方式，在单位时间内出动飞机的架次要少一些。这对作战是不利的。 　　记：看起来，两种起飞方式各有其优缺点您个人倾向于哪一个方案？ 　　傅：我个人认为，应该为我国下一代的航空母舰开发能耗低、效率高的电磁弹射器或其它的新颖弹射装置。当下，“辽宁”舰和歼-15等固定翼舰载机既然已采用了滑跃起飞的方式，我们就要用好它，扬长避短，加强相关问题的研究，搞好相应课目的训练，使之尽快形成战斗力。 　　记：我发现歼-15的首次离舰起飞“使用”的是位于着舰区的第二条黄色虚线，而不是位于起飞区的第一条贵线，这是为什么？ 　　傅：你观察得很细。在航母上的起降训练與航校培训飞行学员一样，都要遵照由低到高、层次分明，由易到难、循序渐近的方式进行。由于第二条黄虚线比较长，舰载机首次进行起飞离舰的成功把握大，因此是完全正确的。 　　从“辽宁”舰的照片推测，第二条黄色虚线的总长大概在200米芹右，而第一条的长度约为110米（减去上翘斜板，平直段可能只有50米）。实际滑跑跃升时，可利用的甲板还要短一点，因为“起跑”前，舰载机的站位并非紧挨着黄色虚线的端点，而是要略靠前些，再加上飞机本身的长度，真正可用的滑跑长度便缩短了。“辽宁”舰起飞区可利用的跑道长度，估计也就在95米左右。 　　记：在如此短的距离内舰载机能飞起来吗？ 　　傅：这就要看怎么使用了。前面谈到，采取滑跃的方式可以缩短起飞滑跑距离2/3。如果一架固定翼舰载机以正常起飞重量（满油，带两枚空空导弹），在普通机场上的滑跑离陆距离为690米的话，那么，滑跃起飞只需230米的长度，倘若跑道缩短为200米，上翘斜板仍能保证其安全离舰。但如果起飞甲板长度只有90多米的话，满载的飞机无论如何飞不起来了。在这种情况下唯一的选择是，降低舰载机的重量。比如说，只加注一半的燃料。负荷大大减轻的舰载机利用滑橇式甲板和区区90多米的跑道长度，也能够有惊无险地一飞冲天。 　　因为长短两条黄色虚线今后都要用到，舰载机飞行员必须全面掌握从两个方向沿起飞线滑跃升空的技巧。实际上，舰载机重载时，顺着长线起飞的难度，并不亚于轻载时沿短线起飞。加较多的油、挂较多的弹会使舰载机的起飞推重比降低、加速性变差，而滑跑距离增长一倍，受侧风和甲板风的影响也随之加大，从而使飞机精确压着黄线高速滑行更为困难。飞行员必须熟悉程序、掌握要领、专心操纵，精心驾驭，才能保证舰载机以正确的方式安全离舰。 　　记：我们细致一点观察，还能发现许多细节。比如说，在第一条和第二条黄色虚线的起始位置以及第二条黄色虚线的中段位置各有一条灰色的横截线，它是什么？ 　　傅：若将照片放大了看，它们就不是一条线，而是一块板了。这些板子应该是燃气导流板（或称偏流板）。在常规航母上，这块面积较大的、可翻转的矩形钢板是必备的装置。在准备弹射起飞或滑跃起飞的舰载机的尾后一般都设有燃气导流板，板内有海水循环降温装置。弹射前，要用液压系统将这块钢板倾斜支起。其主要功能，一是增大发动机喷流产生的反作用力；二是防止高温燃气烧蚀舰面上的设施：三是保护停放在甲板上的飞机和舰面人员免受发动机高速喷流的吹袭。 　　记：设置三块燃气导流板，是否表明“辽宁”舰上有三个不同的起飞点？ 　　傅：我赞同你的猜想。位于长短两条黄色虚线起始端的两块燃气导流板就不说了，我们看看第三块的情况。这个燃气导流板正好布设于较长的黄色虚线與着舰区右侧的白色双边界线的交叉点上，从而将此黄线截为二。在这个位置上设第三个起飞点的好处是，它不與着舰区相交，基本上不会影响其它舰载机的降落。据估计，该点能利用的跑道长度要比起飞区的短黄线稍大一些（在130米左右）。这意味着，从此处起跑，可以携带较多的油料和弹药。 　　由上述情况推断，在首发的第一时间内，“辽宁”舰可以连续起飞三架不同载弹量的歼15。这有助于提高整个作战系统的快速反应能力和综合打击能力。 　　链接 　　航母到了海上以后，舰载战斗机的空中加油问题怎么解决？ 　　空中加油的作用很大。除了一般所知的扩展受油机的航程、作战半径、留空时间等优点外，实施空中加油还有助于提高受油机的载重量、缩短起飞滑跑距离、改善作战使用灵活性以及对漏油的飞机实施空中紧急救援等。 　　航母舰载机受起飞重量的限制，所带燃料往往较少，因而对空中加油的依赖性也许更高一些。在近海实施训练和巡逻时，舰载机可由岸基大型空中加油机为其提供燃料补给。但到了远海，采取此种办法就不行了。因此，必须专门研发一款适于上舰使用的伙伴加油机。目前最好的改装平台是歼-15，该机的体形大、外挂能力强、机内载油系数高，为其增设空中加油吊舱比较方便。由于飞行性能和巡航速度與同型的或其它型号的战术飞机差别不大，用它们实施“伙伴”加油，双方之间容易“沟通”和匹配，有助于顺利完成空中力口油和受油的作业。这类空中加油方式的缺点是：舰载加油机本身的载油量少，输油速度也较慢，往往出动一次，只能给单架作战飞机授一次油。解决此矛盾的措施是，改装较多的歼-15，使之具备给“伙伴”供油的能力。 　　链接 　　在舰载作战飞机方面，还有什么需求，需要增添新的机型吗？ 　　歼-15是一种比较先进的舰载战斗机，其技术性能属于第三代，已可满足我军目前的需要。但该型机体形较大、造价较贵，用于训练成本太高。因此，有必要研制一款與之配套的轻型舰载战斗机，二者可形成高低搭配的格局。 　　（1）此种“战训”飞机平时主要用于培养舰载机飞行员，以降低上舰训练（尤其是起降训练）的费用，战时亦可承担一定的对空、对地的军事任务，與歼-15协同作战、 　　（2）由于轻型舰载战斗机的体形小，占地面积小，对保障条件的要求相对较低，配装“辽宁”舰一级的航母后，可使固定翼舰载战斗机的总装备数量明显加大（从大约20架左右，增至30架以上），从而全面提升航母舰裁机的总体作战能力。