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第18章 设计革新和“橡胶甲板”

通过对早期喷气式飞机甲板着舰的分析,科学家们预测,要满足新型飞机特别是战斗机的作战使用,必须对航母和甲板着舰技术进行重大变革。那些为在高空获得高速而设计的机翼,可能带来更高的起飞和回收速度。1然而更糟糕的是,这些“高速”机翼可能由于太过细长而不能容纳结实的起落架,以吸收甲板着舰带来的不断增加的冲击力。为了寻求解决途径,皇家航空研究院新海军飞机部的负责人Boddington先生建议使用无起落架飞机,让它们在安装于传统甲板上面的柔性甲板上着舰。用通俗的话来说,他建议用气胎将飞机甲板着舰时产生的作用力从飞机向舰体转移。这种思路基于的逻辑是:其他如弹射器和拦阻索等实现短距离起降的设备都没有安装在飞机上,而是安装在舰船上,显然无起落架及操作设备的飞机更轻,在相同发动机作用下可比传统类型的飞机具有更好的推进性能。不过其缺点也是显而易见的,无起落架飞机在着舰后不能滑行,2也不能在未安装柔性甲板的陆地跑道着陆。

海军部长十分关注以135节,甚至高于此速度着陆的飞机的需求,并在战后紧缩的经济形势下拨款对这个概念进行了试验。第一块柔性甲板建造在法恩伯勒的岸上,第二块建在“勇士(Warrior)”号轻型航母上,该航母刚刚结束加拿大皇家海军的租借而返回英国。这两块甲板均用橡胶软管制成的橡胶胎铺设,其中充满了压缩空气,上面覆盖一层橡胶膜,形成了飞机降落平面。由于最大的铺设长度只有160英尺,限制了飞机的进场速度,因此该甲板只能在特定的最小风速环境下使用。最初的岸上试验由改进的“吸血鬼”TG286飞机执行。其后进行的岸试和海试都由“海吸血鬼”F。21s来执行。为了能够在起落架收起的状态下着舰,他们专门对飞机做了加强处理。

Boddington的方案要求飞机以近乎失速的速度水平进场,放下着陆钩,低空通过柔性甲板。此时节流阀并没有关闭,且每一次进场都被视为一次可能的“失败”,直到飞行员感觉到着陆钩钩住拦阻索所带来的阻滞感为止。岸上试验表明,如果飞机没有钩住拦阻索,飞机可以在触到甲板后成功复飞。“海吸血鬼”的着陆钩距离飞机底部的间隙很小,因此要求飞机以很低的高度通过甲板。岸上和海上的柔性甲板原型比其周边环境高出2英尺,因此要准确地掌握高度非常困难。早期进行的所有着陆都由皇家海军少校指挥官Erick Brown完成,每次他都能尽力地按要求精确地低空通过。但是有一次在接近甲板时飞机下降过低,在柔性甲板的起点处撞到了斜坡,致使TG286一定程度的损坏。我们注意到,在海上的几次降落中他有意压低机头,在到达拦阻索之前控制飞机腹部紧贴甲板移动,以提高钩住拦阻索的概率,“引导”飞机钩住拦阻索。

1948年11月,利用修复的TG286飞机以及三架来自利昂索伦特(Lee-on-Solent)皇家空军基地的“海吸血鬼”F.21s飞机,在“勇士”号航母上进行了首次柔性甲板试验。11月3日,在成功着舰之前,Brown首先驾驶重7800磅的TG286飞机以96节空速、61节进入拦阻索的速度,进行了一次低空通场飞行。当时,甲板的风速稳定在35节。在柔性甲板上停稳之后,飞机被起重机吊起并放下起落架,然后被移至橡胶“垫子”前面的传统飞行甲板上。在那里,它经过300英尺长的甲板自主起飞,返回利昂索伦特。4从11月4日起,开始用重8600磅的“海吸血鬼”F。21s飞机进行着舰试验。同样的,在开始时也先执行了一次低空通场飞行,但在第一次着舰过程中舱门脱落并撞到了拦阻索。当然最终飞机还是成功着舰了。为此,他们将拦阻索凸起部分的宽度从45英尺减少到25英尺,这样增加了滑动过程中翼尖的高度。一名着舰控制军官位于甲板的尾部,观察飞机进场高度,如果飞机飞得过低则示意其复飞。如果他发现飞机有“飞越”拦阻索的趋势,则不发出“停止”信号。

11月9日,他们遇到了问题。那天,于14:45和14:50分用VT805飞机进行了两次着舰尝试,但每次拦阻索都碰到了飞机的尾桁,迫使其从着陆钩脱落。在这两次事件中,飞机都在触到柔性甲板后成功飞离,然后安全爬升,并没有引起飞行员的不适。通过观察记录影片,发现应该对着陆钩的形状加以改进,使之与这个试验阶段的低进场速度带来的迎角条件相适应。在法恩伯勒,他们将一个鸟喙状钩加长并弯曲成18度角,制造了改进的着陆钩。在法恩伯勒完成了验证试验后,11月23日恢复海上试验。这些试验中包括了偏离中心着舰,其进场速度为77节,测量到的减速度在1.8g到3.1g之间。12月6日,用VT803飞机进行了最后一次试验,重量9000磅,甲板风速为22节,进场速度达到85节,空速表读数为107节。不幸的是,着舰拦阻装置的一个高压连接器失效,致使减速度降至最低点,造成飞机减速度高达5.4g。在飞机返回岸上之前必须对其进行仔细检修,着舰拦阻装置也需要维修,因此在成功完成21次着舰后,本次试验计划也该告一段落了。11月25日,VT805飞机由“勇士”号的BH 3液压弹射器弹射升空,这是皇家海军首次从航母上弹射带有前起落架的喷气式飞机。

1949年3月,在“勇士”号航母上开始进一步的着舰试验。在这个阶段,两台来自美国海军的马克4型拦阻装置被一前一后地安放于甲板上,在两个拦阻装置的移动横梁上系上了绳索,保证其能够覆盖整个甲板,该甲板长度为290英尺,并实现高达120节的停车速度。5除了海军少校指挥官Brown之外,还有五名不同经验水平的飞行员参加了着舰试验。同样,试验也获得了成功,证实了无起落装置飞机可以在柔性甲板上安全着舰。他们还证明了这种思路的主要缺点:一旦飞机在“橡胶甲板”上停止滑动,将其从着舰区域移开是一件非常困难和缓慢的事情。

当时,轮式飞机在安装了直通甲板和拦阻网的航母上进行传统着舰,其速率大约为每分钟2架次。对于大约60节的停车速度来说,这意味着当第一架飞机抓到拦阻索后,第二架飞机应该正处于舰艉1000码的最后转向位置。Boddington认为这是可接受的最小距离,他主张对于停车速度为110节的飞机应以每架次16秒的速度回收,即每分钟4架次。假设在甲板未清除的情况下,要求在下一架飞机距离200码之前发出“离开”信号,那么每次降落后只有12秒的时间来清除甲板。然而,实际上需要花5分钟时间将飞机吊起并放到推车上推离甲板,或者在放下起落架后自行离开来清除“勇士”号的柔性甲板。当同时有大量飞机搭载在航母上时,5分钟的着舰间隔是不可接受的。海军航空兵部提出了许多颇具创造性的想法来解决这一问题,但没有一条能成功地用于海上实践。这些想法包括在着舰区的前方安装一个可以将飞机拖下斜坡的装置;以及在侧面安装起重机,通过它用钢绳将飞机拖拽并压入机库。最好的想法是将甲板划分出一个尼龙“安全屏障”。当飞机停止滑动,一名海军空勤组人员立即将一条钢缆系到飞机机头部的环上,用绞盘迅速地将飞机向前拉到一个放低了的尼龙屏障上,该屏障在飞机通过后被抬起,这和传统直通甲板的工作方式十分类似。然而,将第一跑道上的飞机腹部上的大量杂物进行清理和恢复是一个费时费力的过程。这样的高回收率是建立在较低的清除恢复速度之上的,带来了全天总体飞行架次的下降。

将起飞和回收过程分开的想法,带来了将起飞和回收甲板分开的建议。即飞机从机库起飞,而从机库上面的飞行甲板回收,这一点可追溯到“暴怒”号、“勇敢”号和“光荣”号等航母的滑行甲板。这种分离设计带来的最有意义的事情是:将柔性甲板彻底偏离航母中心线,就可以将飞机拖至右舷上的第二条跑道。在对这个建议的指标进行讨论的过程中,直接产生了斜向甲板的这个即将到来的简单而杰出的发明。这是一个颇具创造性思维的时代,才华横溢的建议层出不穷,使得柔性甲板的工作直至1954年才被放弃。无起落架战斗机概念所带来的一项创新是,当飞机下降到飞机库后,将飞机在推车上滚动一定的角度,这样飞机较低的机翼可以放在另一架飞机的较高机翼下方,从而提高了停放密度。无起落架的飞机更低,对机库高度的要求也更小,但是这些所谓的优点还不足以抵消必须将飞机吊放到推车上进行移动所带来的困难。科学家对这个概念带来的问题所进行的思考越深入,就越会发现这些解决方案的牵强之处。有些问题在当时根本就没有解决办法。比如,要求在世界各地海军飞机可能转场的机场准备橡胶“垫子”。另一个没有得到认真处理的问题是,飞机需要在其机翼下面安装支架来挂载副油箱和武器,它们在飞机沿着柔性甲板滑动过程中可能会被撕裂或者损坏。直升机和螺旋桨式飞机也需要“钢甲板”空间来起飞和回收。

美国海军派观察员观摩了在法恩伯勒和“勇士”号航母的海上试验。来自军事需求、航空装备、研究部门、舰艇安装部门和海军航空器材中心的代表评估了柔性甲板,并就其对飞机性能的潜在优势给出了正面评价。直到1952年11月,出现了一份有关该问题的机密报告,6该报告对解决甲板着舰问题的可能性做出乐观的评估。报告宣称:

在斜形甲板设计中,降落区沿着航母中轴线向左舷倾斜约8度。这意味着着舰的飞机可以通过侧面以更近的距离移动到停机坪或者升降机。有一种移动飞机的方案是用绞车带动拖绳将飞机拖到等待的推车上。在传统的装备了柔性甲板的航母上,用绞车将飞机拖动150英尺到垫子的边缘大概需要15秒。由于减少了拖动距离,斜形甲板的配置可以在相当程度上缩短拖离时间。

美国海军注意到了将飞机更靠近停放的可能需求,因为他们的推车都安装了活动转向轮。

最后一次解决着舰问题的尝试是在1952年,由皇家航空研究院针对两国海军共同实施的。7这次尝试促进了配备“滑行轮”的飞机的设计,“滑行轮”在飞机着舰后可以放下,这样飞机就可以不需借助推车来滑动或移动。至此,这个概念事实上已经被放弃了,而增加不能用于着舰的起落架装置不仅增加了飞机重量和复杂性,也得不到飞行员的认同。事实上,通过更好的飞机设计、斜向甲板的航母和蒸汽弹射器,高性能飞机的着舰问题可以用更简单的方式得到解决。因此,在1954年终止了柔性甲板的试验。这虽然有些“事后诸葛亮”,但是这个概念至少表明了设计师们正准备将甲板着舰带入超音速时代。

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