上月,美军一架F-35C在卡尔文森号航母上着舰时发生坠毁落海事故。
据美国媒体15日报道,证实F-35C战机上个月坠入南海水域,现打捞人员已抵达坠机位置进行打捞作业。当时F-35C撞机航母甲板尾部的着舰区尽头,扯断了所有四根阻拦索后坠海,飞机碎片散落甲板以及部分弹射器滑轨上。
航母起降是一件高风险事件,也是飞机操控中最困难的场景之一。本次我们将分为上下两篇分别为大家解析,舰载机在航母起降的过程以及从飞控的角度来看,F-35C采用了哪些新技术。
F-35是一系列单座、单引擎、全天候隐形战斗机,用于空优和对地攻击。该系列包括三种构型:F-35A常规起飞和着陆(CTOL)构型、F-35B短距垂直起降(STOVL)构型以及F-35C舰载构型(CV)。
F-35C Lightning II是一种基于舰载机的多用途第五代隐形战斗机,用于美国海军替换老化的第四代战斗机。它由普惠F135发动机提供动力,产生约40000磅的推力。
F-35C与F-35A和F-35B构型共享其基本结构和主要载荷路径,但结合了专门的设计特点和强化的内部结构,以执行弹射器发射和拦截着陆。F-35C的设计与尼米兹级(CVN 68)航空母舰兼容,并提供作战支持。
F-35C的设计增加了45%的机翼面积、更大的水平安定面、更大的操纵面尺寸和外翼副翼,这有助于实现航母进近和着陆所需的精确低速操纵特性。F-35C的独特功能包括折叠机翼以减少在航母上所需的甲板空间,弹射器操作的发射杆,以及用于舰上拦截的嵌入式可收起尾钩。
尼米兹级航空母舰
长1092英尺,水线处宽135英尺,飞行甲板最宽处宽252英尺,吃水深度37英尺,满载排水量约10万吨。每艘尼米兹级战舰都有一个倾斜的飞行甲板、四个C-13蒸汽弹射器、四个Mk-7拦阻装置(三个Mk-7拦阻装置CVN 76及更高版本)、一个改进的菲涅耳透镜光学着陆系统(IFLOLS, Improved Fresnel Lens Optical Landing System)
*后述解释*
、吊灯、激光阵列系统、飞行甲板照明、甲板下的大型飞机库和四部飞机升降机。每艘船都有一个大约788英尺的倾斜甲板(与中心线成九度角),以便于同时发射和回收飞机。飞机通过四部升降梯升降机库甲板:三部位于右舷,另一部位于船尾附近的左舷。
尼米兹级航空母舰甲板图,弹射器为红色,拦阻线为蓝色
ADDS:
F-35C拦阻钩系统
拦阻钩系统(AHS,Arresting Hook System)包括一个尾钩、液压执行器和阻尼器,以及一套将尾钩隐藏在舱内的翻盖门(以降低可观测性)。它的设计目的是在舰载着陆时,通过在航空母舰甲板上接合拦阻线,或在岸上中止起飞或紧急着陆时,实现快速减速。拦阻钩由电气控制、液压驱动,并通过俯仰枢轴销连接到飞机结构上。
值得一提的是,F-35C的拦阻钩系统,出于飞机尺寸的限制以及减少雷达截面积的因素考虑,尾钩点和主起落架之间的距离(7.1英尺)相比其他飞机型号较短,虽后续依靠设计的改良提高了AHS的尾钩啮合率,但却是一个安全隐患与操纵难点。
舰载发射与从跑道起飞的环境条件有非常多的不同,比如从海平面以上约60英尺的甲板上发射、航空母舰的空气尾流或“气泡”、以及甲板运动。
当航空母舰在水中移动时,它会对它所经过的气团产生重大影响。
航空母舰的甲板受船舶运动的影响:纵摇、横摇、垂荡、漂移和荷兰滚(pitch, roll, heave, drift, and Dutch roll)。这些动态导致发射和回收变得复杂。
对于发射,任何俯仰姿态都会导致飞机负的初始gamma角(向下的飞行航迹)。
在回收方面,船舶的运动导致着陆区域和光学镜头的运动,增加了舰载机着陆的难度。
舰体运动除了导致发射和回收变得复杂,还会引发空气尾流效应。当船舶上下颠簸和起伏时,船头会形成一个与船舶横向轴线对齐的涡旋。这个涡旋的大小是俯仰和/或垂荡速率的函数;随着船头向下倾斜或船在垂荡后下沉而增长。人们发现,这种横向涡流会影响弹射器的发射。