中工娱乐

舰载机着舰引导系统 让“刀尖上的舞蹈”收放自如

来源:解放军报
2022-04-22 08:06:09

  原标题:舰载机着舰引导系统(引题)

  让“刀尖上的舞蹈”收放自如(主题)

  张明 赵楠 张国强

  舰载战斗机着舰有“刀尖上的舞蹈”之称。在战场需求的牵引下,舰载机类型进一步拓展,出现了舰载预警机、舰载电子战飞机、舰载侦察机、舰载反潜飞机等。

  如此多类型舰载机的出现,不仅使舰载机体系化训练渐趋复杂,其执行完任务“回巢”时的着舰难度也在加大。搭载平台空间有限、姿态不稳,训练或实战中飞行员体能消耗很大、操控动作不精准,随时可能出现不良海况或恶劣天候等,使得舰载机的“回收”难上加难。

  于是,着舰引导系统逐渐成为现代航母的“标配”,并在发挥着越来越重要的作用。从某种程度上说,着舰引导系统的效率直接影响着舰载机战队的作战效能,这也使得舰载机着舰引导系统从诞生之日起,其功用与性能就在不断优化升级。

  虽然其他大型海上移动平台也能起降战机,但总体来说,航母所用着舰引导系统的发展更为典型。那么,航母上的着舰引导系统经过了哪些发展过程呢?请看解读。

俄罗斯库兹涅佐夫号航母及其“蛋糕桶”状空中战术导航系统。

  在归航的战机上,行驶在浩淼海洋中的航母在飞行员眼中是什么样子?最多的答案是——“像一片树叶”。

  如果曾经在风高浪急、波涛汹涌的情况下驾战机着过舰,飞行员的回答会更加形象生动:“从空中俯瞰,航母就像被波浪推搡、被风雨吹打的一片不停晃动的树叶。”

  海上无风三尺浪。驾驶着舰载战斗机的飞行员,要在这样的环境中,以较高速度从空中抵近,降落在这片晃动着的“树叶”上,其难度可想而知。

  要做到这一点,一方面,严格的高强度训练不可或缺。另一方面,来自航母上的指挥引导同样重要。这种引导,既包括着舰指挥员语音或姿态动作的提醒提示,也包括一些专业设施与装备的辅助。舰载机着舰引导系统起初就是专门为此而生。

  近一个世纪以来,随着战场需求的演变与技术的发展,航母一直在发展。与之相适应,舰载机从螺旋桨推进拓展到喷气发动机推进。除有人驾驶舰载机外,近年来各国推动无人机上舰的工作也紧锣密鼓。

  这些发展与变化,同样体现在着舰引导系统的发展上。从人工引导到辅助舰载机全自动着舰,各项技术从简单到复杂,从青涩到成熟,装备设施也从“各自为战”到“攥指成拳”渐成体系。这一过程中,人们也越来越清楚地认识到,打造一套高效、“过硬”的着舰引导系统,是一艘航母乃至一个航母编队形成强大战力的前提之一。

  综观这一过程,一些新技术的应用与新装备的列装至关重要。可以说,着舰引导系统发展的历程,就是应用新技术与新装备的过程。正因有新技术新装备的不断“试水”与成熟,才让舰载机着舰这种“刀尖上的舞蹈”不断趋于收放自如。

俄罗斯库兹涅佐夫号航母及其“蛋糕桶”状空中战术导航系统。

  大体上说,航母着舰引导系统的发展经历了以下四个阶段。

  人工着舰引导阶段。20世纪50年代前,航母搭载的多为螺旋桨舰载机。由于当时的舰载机飞行速度慢,在舰载机着舰的最后阶段,才需要着舰指挥员来引导。这种引导大多为人工引导。起初,着舰指挥员通过做一定手势来发出相应信号。后来,为了使所发出的信号更加直观和明显,着舰指挥员开始手持彩色信号拍或信号牌进行引导。夜间着舰,则通过着舰指挥员手拿霓虹灯管来引导。

  早期的人工着舰引导,尚未引入无线电通信设备,主要靠飞行员和引导员的经验来完成。由于海上气象多变,这种引导在成功率上有很大不确定性。据相关机构统计,二战中,舰载机平均每50次降落就会发生1次事故。这主要是因为,靠人工引导,飞行员无法确保及时看到着舰指挥员提供的偏差修正信号。另一个原因,则是当时的舰载机多采用后三点式起落架设计,造成飞机着舰挂索后方向保持性差,容易出现侧滑或偏航,甚至会发生侧翻或撞到其他停放在航母上的飞机。

  半自动着舰引导阶段。20世纪50年代后,喷气式舰载机兴起。由于喷气式舰载机飞行速度快,飞行员在着舰过程中的观察、分析、判断时间大幅压缩, 很大程度上增加了着舰的危险性。为适应这种变化,这一阶段,光学助降设备和雷达助降设备出现。光学助降设备中比较典型的是菲涅尔透镜。通过在航母上科学设置一排排红绿灯,它就能在空中形成一个由多个光层组成的下滑坡面,沿指定的光层驾机下滑,即可基本确保舰载机在着舰前处于正确的下滑航道内。

  雷达助降设备由机载和舰载设备组成。舰载雷达能测量飞机的实际位置与运动参数,结合航母运动参数,运算得出飞机下滑时应飞的航路。通过对应飞航路和实飞轨迹进行对比,雷达助降设备还能够为舰载机着舰提供偏差信息,以便舰载机及时调整,修正偏差。

  光学助降设备的研制成功和投入使用,使这一阶段航母上的着舰事故率由二战时的2%下降到0.5%左右。这一阶段,航母斜角甲板出现,为着舰失误飞机增加了复飞机会,又使事故率下降到0.1%以下。

美国杰拉德·R·福特号航母及其改进型菲涅耳透镜光学助降系统。资料图片

  雷达助降设备的研制使用,有效解决了舰载机着舰时的偏航与精度修正问题,使着舰事故率进一步降低。因此,尽管航速较高的喷气式飞机着舰风险性增大,但这一时期的舰载机着舰事故率并未提高,反而有所降低。当然,这其中也有喷气式舰载机开始采用前三点式起落架设计的原因。

  全自动着舰引导阶段。20世纪80年代初,随着雷达和计算机技术进一步提升,一批新的着舰引导雷达研制成功并在航母上投入使用,标志着全自动着舰引导时代的到来。这一时期的着舰引导系统体系更加完备,包括一系列雷达系统如仪表着舰雷达系统、空中交通管制雷达系统、精密进场控制雷达系统等,以及空中战术导航系统、仪表载波着陆系统、数据链、改进型光学助降系统等。各种设备相辅相成、互为备份,所获数据通过综合处理,共同为飞机着舰提供依据。

  全自动着舰引导系统的投入使用,理论上使舰载机可以在海况复杂、能见度低的气象条件下降落。这主要是因为这时的着舰引导系统能提供更多引导信息,舰载机接收到信息后,其飞控系统能快速响应,计算得到修正航线偏差的控制指令,进而通过控制动力系统和机体翼面做出响应,修正偏差。

  这一阶段,比较有代表性的是美国第二代全自动着舰引导系统——AN/SPN-46。该系统20世纪80年代后期通过试验,曾引导舰载机在较低能见度、航母甲板纵摇横摇升沉幅度较大的海况下完成着舰动作。但是,该系统也暴露出一定问题,其所给出的着舰位置仍存在不小误差,这种误差让飞行员非常担忧,因此该系统的使用效率并不高。

  为解决这一问题,美国航母增加了一些其他着舰系统,包括借助分散布置的俯仰角、方位角信号发射器,给飞行员校准飞行航线、调整着舰姿态提供参考。

美国杰拉德·R·福特号航母及其改进型菲涅耳透镜光学助降系统。资料图片

  俄罗斯也在发展全自动着舰引导系统。库兹涅佐夫号航空母舰投入使用的自动引导着舰系统全称为“电阻器K-4”航空兵近舰空域飞行指挥、导航和着舰引导综合系统。除主桅杆上的“蛋糕桶”状的空中战术导航系统外,“电阻器K-4”自动引导着舰系统还包括“天空哨兵”相控阵雷达和“顶板”三坐标雷达,以及精密进场跟踪雷达、仪表载波着舰系统和左舷的菲涅尔透镜光学助降系统。

  在全自动着舰引导系统构成方面,各国的总体设置并不相同,如法国航母的舰载机着舰引导系统就略显简约,主要靠空中战术导航系统、搜索雷达、菲涅尔透镜光学助降系统这“三板斧”来完成引导。

  联合全自动着舰引导阶段。20世纪末21世纪初,一些国家的航母及舰载机在原有全自动着舰引导系统基础上增加了全球卫星导航功能。这使得舰载机在着舰时有了新的数据来源,通过与飞机上原有导航系统所获数据进行比对,就可预先测定相对着陆点,并提供处于运动状态下的航母的精确位置。

  赋予该系统全球卫星导航功能的目的当然不止于此,该阶段的着舰引导系统更注重适应性,在精确、可快速部署、抗天气和地形影响、易存活、易维护、具有互操作性方面都有更高要求。其最终目的是降低空间和能见度等因素对飞机运行的影响,使飞机能够在世界上任何适当的陆地或海基平台上降落。

  目前,在装有全球卫星导航系统、激光助降系统等多种引导手段的航母上,美军战机进行了海上自动着舰试验,证明了这类着舰引导系统的有效性。根据其海军披露的发展规划,联合全自动着舰引导系统在成熟后,将逐步取代航母上的仪表着陆系统和精确进近雷达的功能,使着舰引导系统更加简约、高效。这一过程中,美海军还有很多问题需要一一解决。

  总之,随着当前新型海上作战概念的提出尤其是轻型航母作用的凸显,以及舰载机速度的进一步攀升,其着舰引导面临的情况将更加复杂。无人机上舰、未来海上作战日趋激烈的特点,对着舰引导技术提出了更高要求。可以预见,随着高新技术尤其是人工智能的发展,把更多工作交给高度自动化的机器去做,大幅减少飞行员干预,实现舰载机自动着舰和无人机自主着舰,将成为必然趋势。更智能、更高效、更安全,让战机在着舰过程中和着舰引导设备形成一个智能算法控制的闭环,从而实现精准着舰,这一发展路径已经十分明晰。

  供图:阳 明

责任编辑:王沥慷

媒体矩阵


  • 中工网客户端

  • 中工网微信
    公众号

  • 中工网微博
    公众号

  • 中工网抖音号

中工网客户端

亿万职工的网上家园

马上体验
关于我们 | 版权声明 | 违法和不良信息举报电话:010-84151598 | 网络敲诈和有偿删帖举报电话:010-84151598
Copyright © 2008-2022 by www.workercn.cn. all rights reserved
扫码关注

中工网微信


中工网微博


中工网抖音


工人日报
客户端
×