19980331zhoulai 发表于 2008-7-18 15:10:19

舰载机及全天候着舰导引系统

以航空母舰或特殊舰只为起落基地的飞机称为舰载机。常规舰载机尾部装有专门尾钩,在航母甲板上着舰时,尾钩钩住甲板上的阻拦船索,飞机所具有的动能由与阻拦钢索相连的缓冲器吸收,一般只滑跑几十米就可停下。舰载机起飞采用弹射器。为减少停放空间,机翼可折叠。由于着舰没有拉平段,以3.5°左右下滑角着舰,因此要求有特殊强度的起落架。
舰载飞机问世于第一次世界大战期间,至今已有70余年的发展历史。进入60年代后,由于武器技术的发展,例如低空高速飞机,反舰导弹,以及高速深潜大航程低噪声潜艇的出现,大型航母与舰载机所构成的武器作战系统加强了空中预警与水下反潜能力,舰载机逐步成为由战斗机、预警机、反潜机、侦察机、加油机、直升机和运输机所构成的机群。

以某型核动力航母为例,满排水量91400吨,长332.4m,宽76.8m,各类飞机90至100架。动力装置为二台原子能反应堆,总功率为28~32万马力,舰速约33节。采用斜直两段飞行甲板,其中直通甲板专供弹射起飞。由于直通甲板长度为80~90m,而现代飞机需加速到350km/h后才能起飞,因此多数固定翼飞机都需有蒸汽弹射器,使飞机在60m左右的距离内加速起飞。斜角甲板在航母左侧,与舰艇首尾中心线成6°—13°夹角,供飞机着舰,其长度约为220m至270m,宽27m至30m,跑道长度仅为陆基飞机的1/10。甲板上装有4根拦阻索,每隔约12m横设一根钢索,高0.5m,与甲板下的液压阻尼器相连。着舰时飞机尾钩钩住任意一根,由拦阻索巨大的阻尼力使飞机经60m左右停下。另外,若飞机着舰前尾钩不能放下,或燃油耗尽不能复飞等意外情况需迫降时,一般在第三条拦阻索位置处架设拦机网,飞机冲到网上后,连机带网冲出40m~50m后停下。
为适应全天候飞行能力,以及提高着舰的安全可靠,美国在40年代末提出了全天候着舰系统AWCLS(All Weather Carrier Landing System)。自50年代中期起一直致力于开发该项技术,并以F-14A,A-7E等飞机为验证机进行不断试飞。60年代已进入实用阶段。80年代趋向成熟。特别是1983年,F/A-18A飞机在64次自动着舰飞行中,将着舰漂移控制在22英尺以内,使AWCLS技术达到新水平。

AWCLS的着舰顺序由进场与着舰两个阶段组成。进场阶段,从航母交通管制中心截获飞机并引导飞机到精确跟踪雷达的截获窗为止,进场开始点离航母约32km,进场导引由仪表着陆系统ILS(Instrument Landing System)完成。飞机从进入精确跟踪雷达截获窗到着舰为止称着舰阶段,该阶段为3.2km至6.4km。当飞行员在显示仪上获悉被截获的飞机在下滑线上的飞行数据后,采用何种工作模态进行着舰由飞行员决定。
AWCLS着舰阶段有Ⅰ、ⅠA、Ⅱ、Ⅲ四种模态组成。
模态Ⅰ为自动着舰控制系统ACLS(Automatic Carrier Landing System),从飞机进入跟踪雷达截获窗到着舰实现全自动控制。
模态1A类似于模态Ⅰ,不同之处是按模态Ⅰ飞行至离舰800m处转入菲涅尔透镜人工目视着舰。
模态Ⅱ又称为半自动着舰,它属于仪表着陆系统(ILS),与模态Ⅰ不同之处在于飞机的导引误差的处理信息不与飞行控制系统耦合。而导引误差通过平显仪显示给飞行员,飞行员按显示值的指示操纵飞机保持在要求的下滑轨迹上。当模态Ⅱ工作到飞行员能见到航母时,通常离舰1200m时,飞行员仍采用菲涅尔助降系统进行目视着舰。
模态Ⅲ是人工着舰模式,由舰上控制台的操纵员观察雷达显示器,获得飞机方位与高低误差,发出口令,以语音通讯方式指示飞行员操纵飞机,直到能使飞机转入菲涅尔助降系统工作为止,故称为地面(舰上)控制进场系统GCAS(Ground Controlled Approaching System)。由此可知,AWCLS的四种工作模态除模态Ⅰ(ACLS)外,其它三种模态最终都以菲涅尔透镜人工着舰方式着舰。
雷达导引的自动着舰导引系统由舰上设施与机上设施两部分组成。当飞机进场进入跟踪雷达截获窗,则进入ACLS工作区,此后雷达一直跟踪飞机直到着舰前1.5s进入盲区后为止。由雷达跟踪天线测得的飞机相对于舰的极坐标中的位置信息(方位角、高低角及斜距),以及由稳定平台得到的甲板运动信息一起送入计算机,经数据稳定处理,从雷达信号中消去了舰的横滚、俯仰、偏摆及起伏的影响,从而得到飞机在惯性空间坐标中的精确位置。此惯性空间测量坐标系的原点设在预期降落挂钩点(即在第2与第3根拦阻绳索的中间),X轴沿跑道中心线指向舰尾,Z轴沿航母垂直向上方向。将飞机的坐标信息与事先储存于计算机中的理想着舰轨迹进行比较,由此产生的轨迹导引误差,一方面通过地-空数据链发送至飞机,由机上平显仪的指示作为监视信息显示给驾驶员;另一方面经导引规律计算形成指令也经数据链按每秒10次的频率发送至飞机。机上的数据链接收机接收该导引信息后,经译码耦合到飞行控制系统(FCS),以不断地纠正飞行轨迹,使飞机按设置的理想着舰轨迹飞行。

mac 发表于 2008-7-18 20:17:46

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