阻拦索是一种安装在航母上的装置,使降落的飞机快速减速,在短距离内降落。航母阻拦索是什么材料做的?阻拦索一般是由特殊钢材制成的钢索,需要具有很高的强度,才能快速吸收高速降落飞机的动能。那么阻拦索中国能制造出来吗?航母阻拦索原理原理是怎样的?今天咱们就来了解下这根全球最贵的绳是怎么制造出来的。
航母一般在降落跑道的前方装配四根阻拦索。舰载机在航母上降落,如果尾钩无法钩住阻拦索,将造成冲出跑道或无法降落等事故。目前只有美国、中国、俄罗斯和英国拥有此技术,法国航母使用美制阻拦索,印度航母使用俄制阻拦索。
航母作为“海上移动机场”其本身并没有战斗力,主要是依靠搭载舰载机形成的战斗力,而航母上的固定翼舰载机(战斗机和预警机)降落重量一般都在20吨左右,降落速度也都在200公里/小时以上。这样的速度和重量想要在只有数百米的航母甲板上降落,只依靠舰载机轮子与甲板摩擦产生的阻力是远远不够的。
如果舰载机没有减速成功,飞机就要再一次从航母上复飞,再次进行降落,这样周而复始很容易出现事故,会威胁飞行员和航母的安全。所以阻拦索变得十分重要,航母上一般有4道阻拦索,每条长度在14米左右。
每道阻拦索之间一般间隔12米左右,第一道阻拦索设置在距离飞行甲板尾端50米位置。通常拦截效率最高的是第二道和第三道阻拦索,飞机在甲板上停止行进后,阻拦索会脱离舰载机尾钩复原,等待后面的舰载机再次降落。
航母阻拦索设计原理演示图
如果阻拦索没有成功使舰载机减速,那么在最后一道阻拦索前会有拦机网,这是在迫不得已的情况下使用的,舰载机在冲入拦机网后会迫停下来。
使舰载机减速前行的是一套系统设备,其中包括阻拦装置、液压缓冲装置、复位装置等一系列结构。而技术含量最高的就是甲板上的阻拦索,在加速度的作用下,阻拦索所承受的拉力是数倍于舰载机自重,短时间内承受的拉力至少在100吨以上。
MK7型阻拦装置示意图
当舰载机降落时,尾钩会钩住阻拦索使其急速向前运动,此时阻拦索通过滑轮组带动柱塞对液压缸进行压缩,压缩过程将液压油压入蓄能器,液压系统在短时间内吸收舰载机的动能,这个时候进行了能量转换。所以舰载机才能这么快的消耗完自身巨大的动能,实现超短距减速。(最新技术:液压制动系统被电磁波系统取代,电磁波的能量吸收由涡轮电动机控制)
当舰载机停止时,阻拦索通过复位系统重新归位,此时是将液压油从蓄能器再返回到液压缸内,等待下一次降落作业。在这一系列动作中需要冷却系统进行冷却,因为整套阻拦系统(特别是液压系统)吸收舰载机动能后,温度会有一个明显的升高。
航母阻拦索原理演示图
航母阻拦索是什么材料做的?多股钢索“拧”出来的
阻拦索是考验一个国家的基础科学研究、材料水平、机械加工技术、自动控制和液压技术等方面,所以能搞全套阻拦系统的国家,必定有很强的工业水准。
航母阻拦索需要足够细,放在航母甲板上舰载机可以高速碾过,且不能影响舰载机的正常滑跑;同时阻拦索还要拥有足够的韧性,在舰载机尾勾勾到阻拦索之后,阻拦索也要跟着弯折;最后就是使用寿命和可靠性,航母上的阻拦索是需要反复使用的,不能使用几次就坏掉换新的,这些都是阻拦索难以制造的原因。
阻拦索不是简单的一根钢丝绳制成的,它实际是由多股钢索“拧”出来的,每股钢索又是由多根钢丝绳拧出来的。阻拦索必须韧性好,但是又不能太硬,否则尾钩拉扯时容易直接断裂。所以小小的阻拦索对材料、力学、加工工艺等方面的考验是非常高的。
航母阻拦索的制造难度大,法国航母和印度航母自己造不出来直接买,因为美俄对他们没有技术封锁。比如法国的“戴高乐号”核动力航母采购的是美国“尼米兹级”航母使用的阻拦索,当时一套的采购价格是150万美元,航母上一共需要配置3-4条阻拦索。
美国航母的阻拦索有两种规格:6x30扁平股顺捻纤维芯阻拦索和6x30扁平股顺捻聚酯芯阻拦索。
其中“6”表示阻拦索是由6股已经拧成股的钢丝合成的;“30”表示每股里面有30根钢丝,其中包括12根粗钢丝、12根中等直径钢丝和6根细钢丝;扁平股指的是加工的时候,钢丝被压成扁平型;“顺捻”表示的是捻股和合绳的方向相同;“纤维芯”和“聚酯芯”指的是绳芯的材料。
由于阻拦索是航母上最基础的设备,没有阻拦索,舰载机就不能着舰降落,那么航母也就形同虚设。辽宁舰阻拦索配备之前,曾向俄罗斯求助,希望能进口俄制阻拦索,但是遭到拒绝。为此我们暗下决心,无论付出多大的代价,必须研发出属于自己的阻拦索。经过技术人员的不懈努力,国产阻拦索终于在辽宁舰上成功运用。
在2012年的测试中,我们的阻拦索从钩住舰载机尾钩,到让舰载机停止滑行,整个过程只用了3秒钟,使得歼15战斗机可以在航母上大显神威。
现在,美国已研发出电磁阻拦索技术,我国也是紧追其后。舰船专家马伟明院士早前在接受采访时表示,我国新一代电磁阻拦索技术已研制成功,也被外界称为“二代”阻拦索。据悉,这种阻拦索能够在3秒的时间里,拉停住30吨左右的舰载机,且具有自我诊断以及维护提醒的功能。
阻拦索中国能制造出来吗?中国拦阻索技术一流,可成功比肩美军
近日,曾在辽宁号航母上服役的退役水兵古丽帕丽在某档电视节目上讲述了她在辽宁号上时的故事。在提到舰载机着舰时,古丽帕丽表示,西方曾嘲笑中国造不出来阻拦索,但辽宁号上的阻拦索比俄罗斯库兹涅佐夫号上的更先进。那么,阻拦索技术难在哪里,中国的阻拦索技术水平到底怎么样?
首台航母阻拦机的研发人 戴振涛
众所周知,引导舰载机着舰的两大重要设备一个是着舰指示系统,一个就是阻拦索。尤其是在舰载机大规模喷气化以后,阻拦索的作用便十分重大。它要使最高重达30吨左右,时速二百千米左右的舰载机在不足200米的着舰距离上停下来。因为阻拦索的材料首先就是一大关,这种材料不仅要有足够的强度,也要有很好的韧性。起初阻拦索是用油麻绳作芯,外面再缠绕上特种钢丝,以同时满足强度和韧性的要求,现在则是用高韧性特殊合金缠绕钢丝而来。
甲板上的阻拦索是一方面,更重要的部分还是在甲板下。最初的阻拦索两端固定在沙袋上,以吸收飞机降落带来的冲击力。而在现在,为了吸收喷气式舰载机着陆而带来的巨大冲击力,目前普遍使用的是油压式缓冲。即甲板上的阻拦索通过一系列滑轮组与甲板下的几个装液压油的油缸中的活塞相连,依靠液压油吸收着冲击力。可以说,这个油缸的设计决定了整个阻拦索系统的性能。
而阻拦索断裂会造成严重事故。库兹涅佐夫号就曾多次因阻拦索断裂导致舰载机落入海中。在去年,美国艾森豪威尔号航母在一架E-2C舰载预警机着舰时也发生了阻拦索断裂事故,虽然飞机平安无事,但断裂的阻拦索抽断了8名飞行甲板上工作人员的腿。而中国的阻拦索在装舰以来从未出现过断裂事故,据官方报道只是在陆上试验时出现过一次断裂,可以说目前中国的阻拦索在质量上接受住了考验。而且与库兹涅佐夫上的老旧型号相比较,全部由国产化的阻拦索自然更加先进。
据悉,中国除了在辽宁号上装备的阻拦索外,还在研制电磁阻拦装置。这是一种利用通电线圈与永磁体间的相互作用工作的新型阻拦装置。美国也在研制电磁阻拦装置,并计划用于福特级航母。可以说,目前中国的阻拦索技术水平已经超过俄罗斯,正在向美国看齐。
目前即便我国在一些军工技术上遭到了封锁,但在我国科研人员的努力下,最后都会成功打破封锁。相信未来在这种动力的推进下,我国的军工技术将会愈发成熟!