望着女秘书抹口红,英国中校突发灵感,引发航母着舰技术革新

1952年的一天,一位名叫古德哈特的英国海军中校正在苦思冥想,喷气式时代,舰载机的灾难忽然增多了,令人烦恼的着舰事故接踵而至,到底有什么办法,能够让那些被誉为“刀尖上的舞者”的舰载机飞行员们,安全优雅地降临飞行甲板呢!

惆怅的目光不经意间转向了镜子,优雅的女秘书挡住了视线,她正对着镜子,灵巧的手指准确地将口红抹向嘴唇的每一个角落。

中校顿时产生了灵感,来到镜子前,也拿起了口红,不过并没有将口红涂向自己那厚重的嘴唇,而是一笔划向了镜面。

然后,中校把镜子放在办公桌中央,瞧着镜子里口红的标记,练习用下颚接触桌面。一下、两下……,下巴没有磕破,他成功了!此后,按照这个原理,中校设计研制了助降镜,用来引导飞机着舰。

刀尖上的舞者

曾经有人问:“世界上最危险的机场在哪里?”答案无疑是航空母舰的飞行甲板。

虽然航空母舰是世界最大的军舰,海上的巨无霸。但是,茫茫大海之上,不过是一叶扁舟。与动辄3000多米长的陆地机场相比,航母的飞行甲板更像个玩具机场。航母甲板长度不及陆地机场十分之一,跑道宽度不及其一半。为保证执行任务过程中能够同时起降飞机,有限宽度的飞行甲板还要分离为起降两条跑道。

降落在短而窄的斜角甲板上,不是件容易的事情。由于航母的甲板太短、太窄,飞行员常常因着舰点选择不好而出事。如果着舰点太靠前,飞机容易冲出甲板,甚至掉入海里;太靠后,飞机又可能与舰艉相撞;稍微偏一点,舰岛又危险了。

有数据显示:舰载机飞行员甲板起降的风险指数是航天员的5倍,是普通飞行员的20倍。世界航母史上,舰载机飞行安全事故有80%发生在着舰过程,因此舰载机飞行员有着一个光芒四射的称号——“刀尖上的舞者”。

舰载机飞行员的外部环境风险已经很恶劣了,但更恶劣的是,有些时候,人是需要颠覆内心深处某些坚守的

飞机降落的时候,常规飞行员操作是收油门、放减速板,是不是有点像汽车司机,收油门、踩刹车。挺好,蛮符合老司机的认知。但到了舰载机飞行员那儿就全变了,先减速没错,降落时的操作开始反人类,加油门,猛冲!

为什么呢,因为喷气式飞机着舰时,飞机时速必须在瞬间从三百公里降到零。一旦没落好,还得往前冲,3秒钟就过了飞行甲板,后面危险了,不带点速度,立马就“石沉大海”。这一系列唠唠叨叨的描述有个标准说法“逃逸复飞”,感兴趣的朋友可以自行科普。

说来说去,舰载机飞行员驾驶飞机着舰的标准要求太高,太操心,全是高速行动下的一系列微操作。这脑部都充血了,还怎么微操作?

因此,航母助降装置的应运而生。望文生义,助降装置就是引导飞机正确着舰的装置。

早期,军舰在舰上的起降试验是依靠一些特技飞行员完成的,这些飞行员是富有冒险精神的探险者,他们大都是冲着打破吉尼斯世界纪录的目的而去。因此,他们的起降行动往往带着浓厚的个人色彩,没有标准,完全靠天赋。

着舰时,有的飞行员喜欢沿着军舰的航迹,贴着水面低飞,当飞机接近母舰时,升到飞行甲板高度,贴着舰面着陆。但大多数人认为这样飞行太危险,一不小心就撞上去了。

后来有位飞行员依赖自己高超的技艺,开着发动机,抬起机头,低速小坡度进入着舰,动作干净利落。其他飞行员纷纷效仿。可是,模仿没那么容易,飞机不是偏高,就是过低,常常摔机。这是什么原因呢?因为,开阔的海域上空没有参照物,飞行员实在难以判明飞机和母舰的相对距离和方位,不能及时调整飞机。

在一次飞机着陆时,一位地勤人员发现飞机相对位置有偏差,情急之下,摘下帽子,边摇动边呼叫。飞行员居然明白了他的意思,于是安全着陆。人们受此启发,在航空母舰上设立了着舰指挥官(Landing Singnal Officer,简称LSO)。着舰指挥官的标准要求挺高,既要有丰富的指挥经验,又有很强的目测能力。现代航母的着舰指挥官一般都是由最优秀的飞行员担任

活塞式飞机的年代,着舰指挥官站在舰艇左舷一个外伸平台上,面朝舰尾,手持一对色彩鲜明的拍子,如同旗语一般做各种动作。根据飞机的下滑方式和进场姿态,着舰指挥官能够辨明飞机的状态,及时发出种种信号,准确引导,帮助飞行员进场着陆。

到了喷气式飞机时代,这套方法不行了,灾难接踵而至。因为飞机进场速度太快,人的感官反应已经跟不上飞机着舰的节奏了。常常是着舰指挥官还没判断出飞机状态,或者是刚判断出状态还没给出引降信号,“重装机甲”已呼啸而至。

口红的魔力

人们必须寻找新的解决办法了,这一次是女士的口红作出了卓越的贡献。正如前文所述,古德哈特中校发明了助降镜。

所谓助降镜就是在舰尾装一盏强光灯,在50米开外的左舷中部装上一面大曲率反射镜,镜面稍稍后倾。当强光灯照射到镜面上,镜面会向舰尾方向上空反射一道大约两海里长的光柱,光柱与海平面成3.5—4度夹角。这道光柱,就是飞机降落时的正确下滑坡面。

飞行员驾驶飞机沿光道下滑进场时,会在镜子内看到飞机的投影。在镜的两侧,横向各装一组绿灯,作为参考基点。投影在绿灯之间,表明高度正确,投影在绿灯上下,表示高度偏高或偏低。

镜子上方还装了一组红色闪光灯,着舰指挥官可以同时用它发出信号,通知飞行员下滑坡度有误。喷气式飞机失速的速度较大,在降落过程中需要连续监控飞行速度。给飞行员提供飞行速度信息最便捷的方法是音响指示,驾驶员耳机中装有音调编码装置。这样,驾驶员不必用眼睛看镜子就能保持高精度的入场状态。

“菲涅尔”降临

不过,这种光学助降装置有一个问题,因为航空母舰受海浪的影响,不断起伏摇摆,因而反射镜射出的光柱也是不稳定的,这就难免发生降落事故。于是英国海军又于20世纪60年代发明了透镜助降系统,即“菲涅尔”透镜光学助降系统。它在原理上与助降镜相似,也是在空中提供一个光的下滑坡面,但这提供的信号更利于飞行员判断方位,修正误差。美国海军于1960年在“富兰克林”号航母上正式安装了第一部。

“菲涅尔”透镜光学助降系统安装在航母左舷中部一个稳定平台上,以保证不受航母摇摆的影响。它与原来的装置的主要区别就是镜后设置了光源,可以通过透镜射出黄色、红色和橙色三种不同色彩的光,并以这三种光来界定高低位置。助降灯组的灯光设置在外行人看来令人眼花缭乱:在框架的两边各装有6盏绿色灯,作为水平基准;左右各装有5盏红色禁降灯;在框架中间,纵向排列有5个“菲涅尔”透镜。

当绿色基准灯发出固定光时,表明允许舰载机着舰,“菲涅尔”透镜也同时发光,红色禁降灯则不亮。“菲涅尔”透镜发出的光要比绿色基准灯强,而且上下不同位置的透镜发出的定向光束各代表一种下滑角。黄色光是大角度下滑坡面,红色光是小角度下滑坡面,橙色光是正确的下滑坡面

舰载机飞行员下滑时,如果看到的是橙色光束,就可以准确地着舰了;如果看到的是黄色光束,说明舰载机下滑角太大,要降低高度;如果看到了红色光束,则说明舰载机下滑角太小,要迅速升高。

当航空母舰本身有情况,不允许舰载机着舰时,这时红色禁降灯亮,发出闪光,绿色基准灯和中央灯箱均关闭,告诉飞行员停止下降,立即复飞。因此,禁降灯也称复飞灯。

这些灯光都由着舰指挥官控制。在航空母舰舰岛的左后部有一个飞行控制室,着舰指挥官在飞行控制室监视和指挥飞机的降落。

全天候才是硬道理

“菲涅尔”透镜式助降镜使用简单可靠、目视直观,一问世便很快成为英美海军航空母舰的标准助降系统。但是,它却有个致命弱点,也是可见光的硬伤,就是难以应对复杂气象条件。灯火阑珊后,烟雨迷蒙时,云深不知处。

为此,人们只好继续开动脑筋。这次是美国海军走在了前列,研制出全天候的雷达助降系统,由舰载设备和机载设备联合组成。舰载机准备着舰时,由“塔康”空中战术导航仪引导,然后舰载高精度引导雷达精密跟踪,将观测到的舰载机飞行数据传至舰载数据处理计算机。

数据处理计算机适时求出舰载机的航线,并与规定的航线相比,得出纠正数据,后由指令发信机发出。舰载机上的指令接收机收到信息后,自动驾驶仪便会修正误差,操纵飞机准确降落 。

不过,雷达助降系统还是有着与生俱来的缺点——易受电子干扰。海军专家们又开始琢磨和研制效果更好的助降系统了,比如电视助降装置系统、激光助降装置系统等等。

以电视助降装置为例,该系统可供飞机日夜着舰作业,不停地监视和记录着舰情况,并向着舰指挥官提供飞机着舰时最合适的调整航线信息。它与其他助降装置系统配合使用,可互相取长补短,获得最好的效果。

往事悠悠,回首近百年来航空母舰的发展,与近代人类的历史息息相关,伴随着海上战争和人类社会的发展,积淀了太多的风风雨雨,激发了无数的科技革新。随着时光的流逝,航空母舰承载的点点滴滴,已经汇集成为一个令人目不暇接,内涵丰富、魅力无限的海洋、航空和科技知识宝藏。

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