'人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對'

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

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航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

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航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

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航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B“閃電”II短距/垂直起飛和垂直降落期間的動力來源和飛行姿態控制

自動化已經使得F-35飛行員的著陸和起飛程序簡化很多。一名“鷂”式飛行員在起飛過程中需要手動控制操縱桿,油門和發動機噴嘴方向,這絕對是一項棘手的工作。F-35中的先進控制率軟件意味著飛行員只須將油門推至全功率,釋放剎車並轉向滑躍起飛坡道的中心線。飛機上的傳感器會檢測俯仰速率和姿態的變化,並將控制器置於“滑躍起飛”模式,它自動設置水平尾翼的角度,發動機噴口方向,並調整升力風扇和尾部噴口之間的推力平衡。當在斜坡上時,更多的前進推力來自升力風扇,但隨著飛機離開坡道,3BSM逐漸轉動,使發動機推力方向從朝下後方大約45º移動到水平。一旦進入平飛,升力風扇就會和發動機脫開,並且關閉上下的進/排氣艙門以使飛機成為一架在空氣動力學上“乾淨的”飛機。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B“閃電”II短距/垂直起飛和垂直降落期間的動力來源和飛行姿態控制

自動化已經使得F-35飛行員的著陸和起飛程序簡化很多。一名“鷂”式飛行員在起飛過程中需要手動控制操縱桿,油門和發動機噴嘴方向,這絕對是一項棘手的工作。F-35中的先進控制率軟件意味著飛行員只須將油門推至全功率,釋放剎車並轉向滑躍起飛坡道的中心線。飛機上的傳感器會檢測俯仰速率和姿態的變化,並將控制器置於“滑躍起飛”模式,它自動設置水平尾翼的角度,發動機噴口方向,並調整升力風扇和尾部噴口之間的推力平衡。當在斜坡上時,更多的前進推力來自升力風扇,但隨著飛機離開坡道,3BSM逐漸轉動,使發動機推力方向從朝下後方大約45º移動到水平。一旦進入平飛,升力風扇就會和發動機脫開,並且關閉上下的進/排氣艙門以使飛機成為一架在空氣動力學上“乾淨的”飛機。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

注意觀察,當F-35B離開滑躍起飛坡道時,其主發動機噴口呈45°角向下

值得注意的是,雖然F-35B具有極強的性能並且飛行員的工作負荷較低,但其機械複雜性令人驚愕,因為它是有史以來擁有最多運動部件的噴氣式戰鬥機

英國首創的滑跳起飛很快被許多其他海軍所採用,並且一直沿用至今。俄羅斯,中國,印度,意大利和泰國海軍都擁有帶滑躍起飛坡道的航空母艦。澳大利亞和西班牙“胡安卡洛斯”級兩棲攻擊艦也有坡道設計,今後可能會在艦上搭載F-35B戰鬥機。2018年,日本宣佈其出雲級“直升機驅逐艦”將搭載F-35B戰鬥機,因此很有可能也會增加一個滑躍起飛坡道。

"

引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B“閃電”II短距/垂直起飛和垂直降落期間的動力來源和飛行姿態控制

自動化已經使得F-35飛行員的著陸和起飛程序簡化很多。一名“鷂”式飛行員在起飛過程中需要手動控制操縱桿,油門和發動機噴嘴方向,這絕對是一項棘手的工作。F-35中的先進控制率軟件意味著飛行員只須將油門推至全功率,釋放剎車並轉向滑躍起飛坡道的中心線。飛機上的傳感器會檢測俯仰速率和姿態的變化,並將控制器置於“滑躍起飛”模式,它自動設置水平尾翼的角度,發動機噴口方向,並調整升力風扇和尾部噴口之間的推力平衡。當在斜坡上時,更多的前進推力來自升力風扇,但隨著飛機離開坡道,3BSM逐漸轉動,使發動機推力方向從朝下後方大約45º移動到水平。一旦進入平飛,升力風扇就會和發動機脫開,並且關閉上下的進/排氣艙門以使飛機成為一架在空氣動力學上“乾淨的”飛機。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

注意觀察,當F-35B離開滑躍起飛坡道時,其主發動機噴口呈45°角向下

值得注意的是,雖然F-35B具有極強的性能並且飛行員的工作負荷較低,但其機械複雜性令人驚愕,因為它是有史以來擁有最多運動部件的噴氣式戰鬥機

英國首創的滑跳起飛很快被許多其他海軍所採用,並且一直沿用至今。俄羅斯,中國,印度,意大利和泰國海軍都擁有帶滑躍起飛坡道的航空母艦。澳大利亞和西班牙“胡安卡洛斯”級兩棲攻擊艦也有坡道設計,今後可能會在艦上搭載F-35B戰鬥機。2018年,日本宣佈其出雲級“直升機驅逐艦”將搭載F-35B戰鬥機,因此很有可能也會增加一個滑躍起飛坡道。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

中國的首艘航母“遼寧”號也是採用的滑躍起飛方式

美國海軍從未為其裝備“鷂”式和F-35B戰鬥機的兩棲突擊艦安裝滑躍起飛坡道,儘管它的好處得到了海軍陸戰隊航空兵的充分了解和認可。與其他將STOVL飛機作為兩棲戰艦主要武器的國家不同,美國海軍的主要目的是將海軍陸戰隊送上岸,因此直升機將是優先考慮事項。由於飛行甲板空間有限,滑躍起飛坡道將至少佔用兩個直升機機位。因此,美國海軍陸戰隊的作戰理念是讓固定翼飛機儘早上岸,從小型簡易機場起飛為部隊提供近距離作戰支援。美國海軍內部還有一個不願意道破的政治原因,即增加了滑躍起飛坡道的兩棲攻擊艦可能會被視為小型航空母艦,從而影響到作為水面艦隊核心的巨型傳統航空母艦(CVN)

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

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在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

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F-35B“閃電”II短距/垂直起飛和垂直降落期間的動力來源和飛行姿態控制

自動化已經使得F-35飛行員的著陸和起飛程序簡化很多。一名“鷂”式飛行員在起飛過程中需要手動控制操縱桿,油門和發動機噴嘴方向,這絕對是一項棘手的工作。F-35中的先進控制率軟件意味著飛行員只須將油門推至全功率,釋放剎車並轉向滑躍起飛坡道的中心線。飛機上的傳感器會檢測俯仰速率和姿態的變化,並將控制器置於“滑躍起飛”模式,它自動設置水平尾翼的角度,發動機噴口方向,並調整升力風扇和尾部噴口之間的推力平衡。當在斜坡上時,更多的前進推力來自升力風扇,但隨著飛機離開坡道,3BSM逐漸轉動,使發動機推力方向從朝下後方大約45º移動到水平。一旦進入平飛,升力風扇就會和發動機脫開,並且關閉上下的進/排氣艙門以使飛機成為一架在空氣動力學上“乾淨的”飛機。

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注意觀察,當F-35B離開滑躍起飛坡道時,其主發動機噴口呈45°角向下

值得注意的是,雖然F-35B具有極強的性能並且飛行員的工作負荷較低,但其機械複雜性令人驚愕,因為它是有史以來擁有最多運動部件的噴氣式戰鬥機

英國首創的滑跳起飛很快被許多其他海軍所採用,並且一直沿用至今。俄羅斯,中國,印度,意大利和泰國海軍都擁有帶滑躍起飛坡道的航空母艦。澳大利亞和西班牙“胡安卡洛斯”級兩棲攻擊艦也有坡道設計,今後可能會在艦上搭載F-35B戰鬥機。2018年,日本宣佈其出雲級“直升機驅逐艦”將搭載F-35B戰鬥機,因此很有可能也會增加一個滑躍起飛坡道。

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中國的首艘航母“遼寧”號也是採用的滑躍起飛方式

美國海軍從未為其裝備“鷂”式和F-35B戰鬥機的兩棲突擊艦安裝滑躍起飛坡道,儘管它的好處得到了海軍陸戰隊航空兵的充分了解和認可。與其他將STOVL飛機作為兩棲戰艦主要武器的國家不同,美國海軍的主要目的是將海軍陸戰隊送上岸,因此直升機將是優先考慮事項。由於飛行甲板空間有限,滑躍起飛坡道將至少佔用兩個直升機機位。因此,美國海軍陸戰隊的作戰理念是讓固定翼飛機儘早上岸,從小型簡易機場起飛為部隊提供近距離作戰支援。美國海軍內部還有一個不願意道破的政治原因,即增加了滑躍起飛坡道的兩棲攻擊艦可能會被視為小型航空母艦,從而影響到作為水面艦隊核心的巨型傳統航空母艦(CVN)

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美國海軍最新的“美國”號兩棲攻擊艦,由於作戰理念不同,並沒有安裝滑躍起飛坡道

對於皇家海軍而言,滑躍起飛坡道——這項相對簡單的發明——將繼續在未來許多年內讓其兩艘航空母艦具有搭載固定翼戰鬥機進行作戰的能力。

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引子

航空母艦的誕生,發展,和成熟的很多技術和戰術都來自英國發明家的創造和貢獻。“滑躍起飛”最早是在20世紀70年代開發的,目的是使“海鷂”式垂直起降飛機的起飛更安全,更高效。之後,世界上越來越多沒有能力建造彈射器的國家開始採用這種航母起飛方式,並成為和彈射起飛並列的另一種現代航母起飛方式。這其中也包括了英國最新型的“伊麗莎白女王”號航空母艦(Queen Elizabeth Carrier,QEC)。今天,稀星天外就給大家來講講“滑躍起飛”的歷史,設計和現狀。

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一架F-35B戰鬥機從“伊麗莎白女王”號航空母艦上滑躍起飛

背景

目前已知的第一個使用傾斜坡道在海上起飛飛機的例子是1944年在“狂怒(Furious)“號航空母艦上安裝的一個臨時木製坡道。這一原始粗糙的結構專門用於在代號為“鎢”的作戰行動中幫助動力不足的費爾雷“梭魚”式艦載魚雷俯衝轟炸機攜帶1600磅穿甲炸彈從航母上起飛,對部署在挪威的德國戰列艦“提爾皮茨”號發起攻擊。

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一架第830海軍航空中隊的“梭魚”艦載魚雷俯衝轟炸機從“狂怒”號航空母艦的臨時跳臺上滑躍起飛

“鷂”式GR1垂直起降飛機最初在1969年作為一種陸基近距離支援飛機進入英國皇家空軍服役,但在該飛機上做了各種試驗以驗證其在海上作戰的可行性。1966年,皇家海軍的常規航空母艦項目(CVA-01)因為預算原因被砍掉了。漸漸地,海軍中的許多人開始意識到“鷂”式飛機可以提供基本的固定翼戰鬥機能力,在未來小得多的艦船上進行作戰。英國航空航天公司預見到海軍採購和裝備“鷂”式飛機的希望很大,於是在英國海軍委員會於1975年4月正式批准“海鷂”艦載垂直起降戰鬥機的開發之前,就開始了研究工作。儘管鷂式飛機可以做到垂直起飛,但是並不是說在任何武器和燃料負荷下都可以實現,在很多時候需要短距起飛來增加飛機的有效載荷。經測定,不使用彈射器的“海鷂”在頂風情況下需要299米跑道才能滿載起飛。而當時正在建造中的“無敵(Invincible)”級“全通甲板巡洋艦”只有200米長的飛行甲板,皇家海軍急需要“海鷂”的滿載短距起飛問題。

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“海鷂”短距起飛/垂直降落戰鬥機

稀星天外言:根據英國皇家海軍的定義,“無敵”級只能算是全通甲板巡洋艦,而不是航空母艦。

靈感

1973年,當時正在南安普頓大學學習的道格⋅泰勒中校,接到了一項任務——撰寫一篇論文,來探討解決這一問題的各種方法。在這篇論文中,他首先提出了利用帶弧度的跳躍滑雪坡道來縮短起飛距離。這一使用滑雪坡道的想法最初因為看上去過於簡單而遭到了一些懷疑,但進一步的研究很快就發現這個概念是一個真正有希望解決問題的方案。隨後,位於金斯敦(Kinston)豪客⋅西德利航空製造公司(Hawker Siddeley Aviation,負責設計和製造“鷂”式飛機的公司,在1977年被英國航空航天公司收購)和英國國防部使用了仿真和計算機建模技術進一步研究和驗證了這一概念。

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一架“海鷂”FRS1飛機從“無敵”號航母7°的滑躍起飛坡道上起飛(圖片來源:BAE系統)

1977年8月5日,第一次滑躍起飛坡道試驗在位於貝德福德(Bedford)的皇家飛機研究院進行,試驗使用了測試飛機(稀星天外言:第一架真正的“海鷂”直到1978年8月20日才飛行)。在一年的時間裡,對斜坡進行了從6.5°到20º的各種傾斜角度試驗,測試結果顯示在使用斜坡的情況下飛機確實能夠攜帶更重的載荷起飛。另外,坡道還極大地增加了安全範圍,即使飛機在起飛後因為升力不足而下降,它仍距離海面有足夠的高度。如果發動機在起飛過程中發生故障,留給飛行員彈射逃生的時間大約是不使用斜坡時的三倍。

簡單來說,飛機不會在滑躍起飛坡道末端掉落。相反,其前進的動量被斜坡部分地轉換成垂直推力。和“海鷂”上的矢量噴嘴產生的向上推力一起,讓飛機在離開坡道後沿著半拋物線軌跡繼續前飛幾百米,直到它具有足夠的前進速度以使機翼提供所有升力。當飛機還在坡道上移動時,其起落架受到了額外的力,但是“海鷂”,以及現在的蘇-33、殲-15、和F-35B等在設計時都考慮了這點,對起落架進行了加強。尤其是“海鷂”和F-35B被要求帶彈垂直降落,這對起落架的強度要求更高。

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1977年5月3日剛下水的“無敵”號航空母艦還沒有安裝滑躍起飛坡道(照片來源:英國帝國戰爭博物館)

第一個正式滑躍起飛坡道被安裝在正在巴羅(Barrow)進行舾裝的“無敵”號上,傾斜角度選取了較保守的7度角,以避免干擾附近“海標槍”導彈發射器的射擊角度。無敵號於1980年7月進入皇家海軍服役。10月30日,試飛員大衛⋅普爾中校首次在海上駕駛“海鷂”戰鬥機使用滑躍坡道起飛成功。1982年,因為馬島戰事,匆忙投入使用的“傑出(Illustrious)”號也安裝了傾斜角為7º的坡道,而1985年投入使用的“皇家橡樹(Ark Royal)”號則從一開始就使用了12º的坡道,因為這是經過測試發現的最佳角度。“無敵”號和“傑出”號隨後也將坡道角度改成了12º。由於提升“鷂”式飛機的起飛性能被認為比“海標槍”射擊角度更重要,整個導彈系統最後被完全移除,以留出更多的空間給艦載機和彈藥。

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“無敵”號航母和“傑出”號航母在馬島戰爭中扮演了關鍵的角色,其上搭載的“海鷂”為英軍掌握了制空權

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英國航空母艦滑躍起飛坡道設計(角度和長度)的演進

經驗教訓

滑躍起飛坡道是一種相對便宜且簡單的航空母艦附加裝置,是一種簡單的鋼結構,沒有活動部件。然而在投入使用了一段時間後,人們發現三艘航母上的斜坡建造質量有著明顯的細小差異,這會對“海鷂”飛機起落架的使用壽命造成影響。原始設計時,假設的是一個絕對平整的坡道,但實際建造中在坡道表面上形成的小裂縫或坑窪足以導致一些飛機的起落架開裂。這個問題的解決非常昂貴,並且導致了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)上的坡道設計引入了更高的公差。此外,和“鷂”式戰鬥機串聯式主起落架相比,F-35戰鬥機上間距更大的三點式起落架,受小坑窪的影響更大,要求更精細的斜坡設計。QEC略微彎曲以幫助排水的甲板中心部分,也使坡道和甲板的交接面更加複雜。

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雖然設計時希望滑躍起飛斜坡平整和光滑,實際建造結果有很多小坑窪和裂縫到2003年,皇家海軍最

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F-35B前三點式的起落架佈局滑躍起飛時,主起落架承受90%力量,前起落架承受10%

將安裝像和“無敵”級一樣的滑躍起飛坡道。QEC的設計是可擴展的,雖然現在是STOVL,但如果在將來有需要,可以安裝彈射器和攔阻裝置。這意味著滑躍起飛坡道將是一個被添加到前飛行甲板的可拆卸結構,而不是被完全集成到艦首的設計中。

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從這個角度看,QEC的艦艏很醜,滑躍起飛坡道很突兀,因為它被設計成可拆卸

稀星天外言:2010-12年有一陣子,皇家海軍的確想把QEC設計成一艘彈射起飛阻攔降落航母。但很快又打消了這一想法。

坡道詳細設計直到2007年洛克希德⋅馬丁公司完成了足夠的模擬器工作並開發了成熟的飛行控制模型後才開始。QEC的滑跳起飛坡道由BAE系統公司根據洛馬公司而不是造船廠提供的數據進行設計。人們也許不會注意,該斜坡有兩條曲線組成。開始部分是一條長長的“立方”曲線,緊接著在飛機離艦處是第二條“橢圓”(減速)曲線部分。

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計算機模擬的QEC艦艏空氣動力學模型,甲板邊緣的設計對於平滑氣流和減少湍流非常重要

下一代

F-35B的滑跳起飛試驗工作於2014年在美國帕塔克森特河海軍航空站(NAS Patuxent River)進行,最初使用模型和手動仿真。大多數研究工作涉及在起飛過程中出現問題時會發生什麼,例如風速突然下降,發動機功率喪失,輪胎爆裂或前起落架故障。一家英國公司威廉姆斯⋅費爾雷工程有限公司(Williams Fairey Engineering Limited)獲得了一份200萬英鎊的合同,在帕塔克森特河海軍航空站的中心機場建造一個測試坡道。該坡道設計按照美國海軍反潛航空母艦(CVS)的標準,並於2009年建造完工​​。而第一架使用滑躍起飛坡道短距起飛的F-35B直到6年後的2015年6月才出廠。

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美國海軍帕塔克森特河海軍航空站的測試滑躍起飛坡道

到2016年6月,一共進行了31次起飛試驗,測試了各種滑跑速度和起飛重量,飛機在斜坡終點的速度被控制在每小時120到176公里之間。測試期間雖然發現了一些問題,但都不嚴重,最終通過對飛行控制軟件做了一些小修改而解決。 2017年開始的第二階段試驗進行了大約150次起飛試驗,以瞭解F-35B在超速或欠速狀態起飛和攜帶外部武器(包括不對稱載荷)時的特性。多年的模擬和準備工作確保了“伊麗莎白女王”號航空母艦(QEC)在2018年9月25日成功起飛了第一架F-35B飛機

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

在QEC的開發飛行試驗中,兩架F-35B利用滑躍起飛坡道上進行了202次成功起飛

儘管都是滑躍起飛坡道短距起飛垂直著陸,21世紀的F-35B“閃電”II與上世紀60年代設計的“鷂”式飛機幾乎沒有什麼共同之處。“鷂”式飛機擁有一臺飛馬發動機和四個側面安裝的旋轉噴嘴,用於產生向下或向後推力。而F-35B有一個更傳統的尾管,通過一個3軸承旋轉模塊(3BSM),在水平和垂直向下之間轉換。當發動機噴口向下時,可以產生8100多公斤的向下推力。為了提供縱向平衡,在駕駛艙後面有一個通過連接發動機的軸驅動升力風扇在起飛和著陸期間提供9000多公斤的垂直推力。升力風扇配有一個葉片箱,可以將推力向後下方50º角噴射,以便在短距起飛過程中提供額外的向前推力。每個機翼下方還有兩個從發動機氣流通道引流的噴口,每個可以提供高達900多公斤的推力,以實現橫向平衡。為了最大限度地提供前進動力,在短距起飛期間,翼下噴口會關閉幾秒鐘,並在飛機離開坡道後才重新打開。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

F-35B“閃電”II短距/垂直起飛和垂直降落期間的動力來源和飛行姿態控制

自動化已經使得F-35飛行員的著陸和起飛程序簡化很多。一名“鷂”式飛行員在起飛過程中需要手動控制操縱桿,油門和發動機噴嘴方向,這絕對是一項棘手的工作。F-35中的先進控制率軟件意味著飛行員只須將油門推至全功率,釋放剎車並轉向滑躍起飛坡道的中心線。飛機上的傳感器會檢測俯仰速率和姿態的變化,並將控制器置於“滑躍起飛”模式,它自動設置水平尾翼的角度,發動機噴口方向,並調整升力風扇和尾部噴口之間的推力平衡。當在斜坡上時,更多的前進推力來自升力風扇,但隨著飛機離開坡道,3BSM逐漸轉動,使發動機推力方向從朝下後方大約45º移動到水平。一旦進入平飛,升力風扇就會和發動機脫開,並且關閉上下的進/排氣艙門以使飛機成為一架在空氣動力學上“乾淨的”飛機。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

注意觀察,當F-35B離開滑躍起飛坡道時,其主發動機噴口呈45°角向下

值得注意的是,雖然F-35B具有極強的性能並且飛行員的工作負荷較低,但其機械複雜性令人驚愕,因為它是有史以來擁有最多運動部件的噴氣式戰鬥機

英國首創的滑跳起飛很快被許多其他海軍所採用,並且一直沿用至今。俄羅斯,中國,印度,意大利和泰國海軍都擁有帶滑躍起飛坡道的航空母艦。澳大利亞和西班牙“胡安卡洛斯”級兩棲攻擊艦也有坡道設計,今後可能會在艦上搭載F-35B戰鬥機。2018年,日本宣佈其出雲級“直升機驅逐艦”將搭載F-35B戰鬥機,因此很有可能也會增加一個滑躍起飛坡道。

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

中國的首艘航母“遼寧”號也是採用的滑躍起飛方式

美國海軍從未為其裝備“鷂”式和F-35B戰鬥機的兩棲突擊艦安裝滑躍起飛坡道,儘管它的好處得到了海軍陸戰隊航空兵的充分了解和認可。與其他將STOVL飛機作為兩棲戰艦主要武器的國家不同,美國海軍的主要目的是將海軍陸戰隊送上岸,因此直升機將是優先考慮事項。由於飛行甲板空間有限,滑躍起飛坡道將至少佔用兩個直升機機位。因此,美國海軍陸戰隊的作戰理念是讓固定翼飛機儘早上岸,從小型簡易機場起飛為部隊提供近距離作戰支援。美國海軍內部還有一個不願意道破的政治原因,即增加了滑躍起飛坡道的兩棲攻擊艦可能會被視為小型航空母艦,從而影響到作為水面艦隊核心的巨型傳統航空母艦(CVN)

人說遼寧號航母採用滑躍起飛不先進,為什麼英國人首先跳出來反對

美國海軍最新的“美國”號兩棲攻擊艦,由於作戰理念不同,並沒有安裝滑躍起飛坡道

對於皇家海軍而言,滑躍起飛坡道——這項相對簡單的發明——將繼續在未來許多年內讓其兩艘航空母艦具有搭載固定翼戰鬥機進行作戰的能力。

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QEC的滑躍起飛坡道上標記距離坡道盡頭距離的倒計數字

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