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当基地跑道瘫痪,飞机可以这样起飞?

希弦8月,美国空军在本土演练公路起降2021年8月初,美国空军国民警卫队在“北方打击-21”的演习中,将密歇根州一段M-32高速公路临时封闭了5个小时,期间来自美国空军多个基地的A-10攻击机在这里完成了起降训练。战机在高速公路上的起降训练…

西咸

8月,美军空部队在家练习公路起降。

2021年8月初,美国空陆军国民警卫队在“北方打击-21”演习中,暂时关闭了密歇根州M-32高速公路的一段,长达5小时。在此期间,美军空多个基地的A-10攻击机在这里完成了起降训练。战斗机在公路上的起降训练是一个比较冷战的训练科目。虽然在当今欧洲和北约的军事演习中,这样的训练仍时有发生,包括美军空部队的参与,但对于美国来说,这几乎是现代美军空部队第一次使用美国民用道路进行类似训练。A-10攻击机在美国密歇根州的一条公路上起飞和降落。

此外,不仅A-10攻击机,C-146猎狼犬(Dornier -328)运输机也参加了这次演习。因此,这次演练大多被解读为试图在基础设施和保障人员有限的简陋条件下,提高美军空军事飞行员上升空再战的能力,是美军空军方推行的敏捷协同雇佣(ACE)理念的一部分。据美国媒体报道,这次公路起降演练选择在密歇根州,部分原因是因为密歇根州国民警卫队的A-10中队曾在2016年和2018年在爱沙尼亚的高速公路和飞机跑道上起降。

据美国媒体报道,这次公路起降演练选择在密歇根州,部分原因是因为密歇根州国民警卫队的A-10中队曾在2016年和2018年在爱沙尼亚的高速公路和飞机跑道上起降。

在战时,当面临己方大型基地“一窝”的风险时,A-10等美军战机会被分散部署到民用或友军机场、废弃简易机场,甚至高速公路上。在高速公路上降落后,从大型基地飞来的A-10与猎狼犬或C-130等保障飞机会合,完成油、气、电、弹药保障后,起飞执行另一项作战任务。美制空 F-35、F-22等飞机近年来在关岛缺乏完备保障条件的他国机场和简易机场演练“敏捷战斗部署”。在这个过程中,战斗机需要C-130运输机充当“保姆机”,比如图中的燃油保障。

上图,A-10在美国的起飞和着陆训练。下图,大约30年前,A-10准备降落在西德阿尔霍恩附近的A29高速公路上。

选择一段高速公路作为登陆点。

高速公路起降的概念从纳粹德国修建高速公路开始就有了。二战末期,失去了控制权空的德军空军,将战斗机分散隐蔽到高速公路的路边丛林中。冷战时期,在铁幕两侧更大规模地系统修建高速公路时,曾考虑将高速公路的笔直路段变成战斗机战时起降的跑道。在高速公路的设计和规划中,选择了2 ~ 3.5公里长的合格路段。在施工和铺设过程中,将使用比普通路面更厚、更坚固的混凝土。道路中间的防撞护栏和交通标志可以快速拆除,从而腾出整个路面宽度。同时,将建设滑行道、停机坪、机场专用设备和设施。

这样的高速公路通常可以在24 ~ 48小时内转换成战斗机可以起降的状态。这样的高速公路,在当年处于冷战对峙前沿的德国和德国,在东欧和北欧的一些国家和地区,在今天战争阴云仍在肆虐的朝鲜半岛和南亚次大陆,依然不可或缺。近十年来,随着国际形势的变化,北约空部队也在恢复高速公路的起降演练。瑞典JAS-39“鹰狮”战斗机已经进行了公路起降训练,下图芬兰空军装备的F/A-18“大黄蜂”也已经入乡随俗地进行了公路起降训练。

火箭助推起飞相当传统。

早期的喷气发动机在低速时动力不足,导致战斗机起飞滑行距离过长。解决方案之一是火箭助推起飞。图6动力B-47轰炸机在其后机身两侧装有9枚助推火箭。

与公路起降类似,战斗机另一种传统的紧急起飞方式是“火箭助飞”。二战时期火箭助飞的早期应用场景之一就是执行商船护航任务的战斗机在加装助推火箭后,能够在紧急情况下从商船上升空空。其最广泛的应用是作为发动机动力的补充,作为战斗机的辅助起飞方式,或在重载情况下,或缩短起飞滑行距离。进入喷气时代后也是如此。面对前期喷气发动机性能的不足,或者为了弥补高原、炎热等环境条件下的动力下降,此时可以看到几组助推火箭挂在战斗机机体上。

冷战时期,这种用助推火箭起飞的场景很常见。上图为米格-21,中图为幻影III。相比之下,法国幻影III(下图)使用的SEPR 84系列液体燃料助推火箭更为“量身定制”,安装在机身中心线后方,在设计上拥有更加贴合的曲线。

随着喷气发动机性能的提高,火箭助飞逐渐失去了必要性。但在冷战背景下,东西方阵营都将对方机场的跑道作为首轮重点打击目标,催生了可以短距离垂直起飞的战斗机、强击机、运输机(如西德的多尼尔Do31),并进一步广泛使用火箭助飞,以保证战斗机在战时可以最高效地上升空,以更短的跑道长度起飞。零起飞,把战斗机抬起来空

火箭助飞的进一步极端发展是“零长度发射”(简称ZEL)。战斗机的起飞已经完全不需要在跑道上滑行了。助推火箭安装在腹部后,战斗机就被“发射”上去空在一个特殊的拖车或平台上。火箭助飞的零长度起飞使战斗机基本摆脱了对机场跑道的依赖,甚至在核战争背景下直接部署在具有反核打击能力的洞穴或其他掩体中。在第一轮核打击,己方基地被摧毁的情况下,依然能够奋起空发动核反击。

那么,起飞后呢?战斗机完成任务成功返航后降落在哪里?

在最初的美国F-84G零长度起飞试验中,提出了一种没有跑道的“缓冲着陆”方案:飞机尾钩钩住拦阻索,迫降在25× 245× 1m的缓冲垫上。测试中,F-100D直接从掩体中起飞,分离助推火箭。在测试中,模拟战术核弹的负载安装在机翼下。

固体燃料助推火箭通过L 空“发射”F-84G的瞬间,可以看到尾部的尾钩。下图中其展示板上的“ZELMAL”是“零长度发射垫着陆”的缩写。

F-84飞机成功的缓冲着陆试验这种着陆方式有点难度,对飞行员的身体伤害也很大。

测试于1953年12月在加利福尼亚的爱德华兹空陆军基地开始。F-84G的零长度起飞是在发射“斗牛士”巡航导弹的拖车上进行的。使用的助推火箭也在“斗牛士”号上,推力为240千牛。在测试中,F-84G的火箭助推起飞过程非常顺利,但“缓冲着陆”的测试却一波三折。首先,充气式气垫,要用好几辆拖车运输,第一次安装的时候就漏气了,所以要送回厂家维修。次年6月,F-84G第一次缓冲着陆以事故告终。降落过程中飞机尾钩撕裂气垫,受损严重的飞机直接报废。试飞员也因背部受伤卧床数月。

虽然后来的多次软垫着陆试验都是成功的,只是证明了这种想法的可行性,但其中存在着不可忽视的隐患,以及对飞行员潜在的人身伤害。就像一个试飞员的回忆:“我们把自己牢牢地固定在座位上,落地时,身体不会向前撞到控制杆和仪表盘,但不幸的是,你的头,在惯性的作用下,会撞上你的胸部,划出一个大弧线。”这个试飞员也掉了颈椎病的根。“零长度起飞+缓冲着陆”的试验在28次后终止。F-100D和F-104G的零长度起飞

对于零长度起飞,美军空干脆不再关注“下半场”着陆。如果零起飞的战机完成任务后“幸存”并成功返航,飞行员的降落选项是:降落在第一轮攻击幸存的机场(尤其是友军机场),其次是飞行员选择野外迫降,以及直接弃机跳伞的保障选项。用钢筋混凝土模拟的“铁鸟”F-100在测试中上升空,洛克达因M.34火箭助推器可以在4秒内将其加速到450 km/h的速度。

F-100第二次零长起飞,火箭助推起飞后,助推火箭未能与战斗机分离,战斗机无法降落,飞行员只好选择弹射跳伞。一个细节是,飞机在左翼下装有模拟核弹。

选择F-100D“超级军刀”作为零长度起飞试验的一个新问题是,F-100的整体重量是F-84的两倍以上,需要更大推力的助推火箭。M.34助推火箭由老牌火箭发动机制造商Rocketdyne制造。可在4秒内产生近578 kN的推力,并提供4g的最大加速度。凭借其澎湃的助推力,L 空 F-100D可以飞到120米的高度,并在助推火箭燃尽时达到近450公里/小时的速度。

放弃缓冲着陆后,当一架F-1000(装有Mk7战术核弹)从卡车拖车上发射时,零长度起飞变成了“单向”核反击。

F-104G战斗机零长度起飞试验在美国爱德华兹空军事基地进行了8次。

西德空军的这架F-104G战斗机是零长度起飞的,它是1965年从美国运回中国的。在接下来的一年里,在莱彻菲尔德空陆军基地进行了7次零长度起飞试验。从图中可以看出,试飞员要爬上很高的驾驶舱,难度很大,而且在安装助推火箭时,F-104G的机头需要朝下,F-104G的尾翼需要向上翘。

在钢筋混凝土模拟的“铁鸟”F-100进行了零长度起飞测试后,F-100D真机进行了首次零长度起飞测试,试飞员的反馈“比你在迪士尼乐园能找到的任何游乐乘坐体验都好”。但在第二次测试中,助推火箭未能与机体分离,试飞员不得不弃机弹射。从1958年3月到10月,F-100D进行了14次零长度起飞测试。

试验的成功证明了零长起飞的技术可行性,但实用性仍存疑。尤其是在美国农村用卡车拖车运载零长度起飞的F-100D进行“机动部署”,并不是一件容易的事情。所以美军空也进行了几次F-100D在固体掩体中的零长度起飞试验,最终148架F-100战斗机被改装成具有这种零长度起飞能力。

同样,北约阵营中的西德空军也时刻面临着华约装甲集群和大舰队的第一轮泰山顶突袭,对这种零长度起飞有着强烈的需求。1963年,德国空陆军使用一架F-104G战斗机进行了类似的发射试验,来自洛克希德公司的试飞员进行了这次试飞。飞行员事后回忆说:“我所做的只是按下火箭助推器的点火按钮。飞机前几秒是自己飞的,后来我接手了。整个过程被它的流畅度惊到了,甚至比从航母上弹射蒸汽还要流畅。”但由于北约国防战略调整等多种因素,西德空军的F-104G零长起飞项目并无实质内容。在这样的场景下,SM-30作为反[/k0/]拦截弹,有点像“人控反[/k0/]导弹”。

苏联的零长度起飞,SM-30

也是L 空“发射”战机的火箭。苏联对零长起飞的要求完全不同。苏联的要求不是驱散挂载核武器的战斗机使其免受第一轮打击,而是迅速从偏远地区和前沿战区“发射”反[/k0/]截击机,对本国机场和重点目标进行重点防御。这个概念的设计者是米格-19的米格设计局。1955年获得批准后,米格设计局研制了这种拖车发射的米格-19的特殊版本,命名为SM-30。

SM-30的机体结构得到了加强,使其能够承受火箭助推的起飞载荷,并配备了特殊的头枕,以保护飞行员的颈椎。米格-19上的单个腹鳍已经被PRD-22助推火箭两侧分开的一对腹鳍取代。与F-100D使用的助推火箭类似,PRD-22的推力近600 kN。也是在无人遥控起飞试验之后,苏联飞行员于1957年4月首次试验SM-30。

苏联的零长起飞虽然可行,但随之而来的问题和美国的差不多。SM-30起飞后如何降落,如此庞大笨重的系统如何运输(农村土路、涵洞、隧道等。)?但这类问题并没有让苏军头疼很久,因为随着反[/k0/]导弹技术的飞速发展,苏军迫切的反[/k0/]需求有了更理想的解决方案,SM-30失去了进一步发展的必要。这种零长度起飞很像导弹发射场景。战斗机在发射拖车上,必须在拖车尾部挖导气的壕沟。

在F-100和F-104起飞的瞬间,猛烈的加速伴随着熊熊大火和滚滚浓烟。如果机翼下挂了核弹,稍有闪失,后果不堪设想。

新型“零长度起飞”,短距垂直起降

用助推火箭实现飞机的“短距”甚至“零距离”起飞,不仅仅是一个1+1的过程,还关系到飞机的结构强度和飞行操纵性能。助推火箭的使用存在成本高、可靠性和安全性等一系列问题。尤其是美军零长起飞,F-100D等战机在攻击中要挂载核武器,对于安全可靠性上的一些小失误,更是无法接受。喷口向下,推力方向变得自由可控,固定翼战斗机垂直起降不再不可能。

在雪地条件下,火箭助推成为C-130运输机起飞的辅助手段。

蓝天使飞行表演队的Fat Albert在机身两侧配备了4枚助推火箭,每枚火箭点火后可产生约454kg的推力,可以短距离起飞,甚至可以达到近45°的爬升角。

于是最后各国空军队对零长起飞技术的研究从火箭助飞转向了“推力偏转”短距/垂直起降,加速了雅克-38、鹞式/AV-8B、雅克-141的成熟和应用。此外,弹道导弹和巡航导弹技术的不断成熟和性能提升,足以取代“零长度起飞战斗机+战术核武器”,成为核反击中更高效、更重要的手段。

对于现在的大飞机来说,火箭助飞是一种即使在特殊需求场景下也不多见的辅助起飞方式。但是对于无人机和导弹来说,火箭助飞还是很常见的。此外,它也是美国蓝天使飞行表演队C-130T的保留表演科目。然而,随着助推火箭的库存告罄,这一表演在2009年成了绝唱。

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