劉相春

海軍裝備部艦船辦公室，北京100071

航空母艦艦機(jī)適配性技術(shù)體系

劉相春

海軍裝備部艦船辦公室，北京100071

艦機(jī)適配性是艦空母艦（簡(jiǎn)稱“航母”）這一巨系統(tǒng)工程的核心和精髓，是母艦與艦載機(jī)之間所有聯(lián)系和相互要求的總和。首先，從國(guó)外航母艦機(jī)適配性發(fā)展歷程出發(fā)，闡述艦機(jī)適配性的定義，同時(shí)，基于3種手段（理論分析、仿真模擬、試驗(yàn)驗(yàn)證），分析3類要素（艦、機(jī)、人），實(shí)現(xiàn)3大目標(biāo)（安全、高效、兼容）的技術(shù)內(nèi)涵；然后，根據(jù)艦載機(jī)在航母上的航空作業(yè)項(xiàng)目以及與航母平臺(tái)之間的關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建艦機(jī)適配性技術(shù)體系，包括艦機(jī)總體適配、勤務(wù)保障適配、機(jī)務(wù)保障適配、起降保障適配和飛行指揮適配5個(gè)方面；最后，提出艦機(jī)適配性頂層要求、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證與艦機(jī)協(xié)調(diào)等方面的工作內(nèi)容以及總體的工作流程，用以為艦機(jī)適配性技術(shù)體系的形成和艦機(jī)適配性工作的開(kāi)展提供有力的支撐。

艦空母艦；艦機(jī)適配；技術(shù)體系

0　引　言

航母按其擔(dān)負(fù)的作戰(zhàn)任務(wù)，可以分為攻擊型、反潛型和多用途型等，但不管其承擔(dān)何種作戰(zhàn)任務(wù)，艦載機(jī)都是其主要的作戰(zhàn)力量，這是航母與驅(qū)護(hù)艦以及其他大型水面艦船的本質(zhì)區(qū)別［1-3］。航母上艦載機(jī)群作戰(zhàn)能力的充分發(fā)揮，主要取決于艦機(jī)適配性的程度，因此，艦機(jī)適配性成為評(píng)價(jià)航母優(yōu)劣的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。

在各國(guó)的航母研制與使用過(guò)程中，都致力于不斷改善和提升艦機(jī)之間適配的能力，同時(shí)結(jié)合研制和使用不斷總結(jié)，使之規(guī)范化、體系化。美國(guó)作為航母大國(guó)，經(jīng)過(guò)幾十年深入的理論研究、實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)的總結(jié)，于2006年頒布了《飛機(jī)/艦船綜合規(guī)范指南》（JSSG-2011），用于幫助識(shí)別和規(guī)定航母上為艦載機(jī)上艦和艦機(jī)適配所需的特殊要求，主要包括操作、系統(tǒng)特性、艦機(jī)環(huán)境、接口、后勤以及訓(xùn)練等多個(gè)方面，這為涉及不同軍種和行業(yè)的航母大系統(tǒng)工程的研制提供了確定的、統(tǒng)一要求的方法。

國(guó)內(nèi)尚未形成系統(tǒng)、統(tǒng)一的航母艦機(jī)適配性技術(shù)體系。本文將從航母艦機(jī)適配性的定義出發(fā)，論述其內(nèi)涵，并構(gòu)建艦機(jī)適配性的技術(shù)體系，分析在艦機(jī)適配性研制過(guò)程中的工作流程，以為艦機(jī)適配性技術(shù)體系的形成提供思路與建議。

1　艦機(jī)適配性定義及內(nèi)涵

1.1定義

艦機(jī)適配性不僅涉及母艦平臺(tái)，同時(shí)也涉及艦載機(jī)。對(duì)艦載機(jī)來(lái)說(shuō)，需要充分考慮母艦的使用環(huán)境和作業(yè)要求，與陸基飛機(jī)相比，艦載機(jī)除了要滿足規(guī)定所要求的任務(wù)能力之外，還必須具備更好的氣動(dòng)性能、更強(qiáng)的機(jī)體結(jié)構(gòu)以及能適應(yīng)嚴(yán)酷的海洋環(huán)境等特性。對(duì)母艦來(lái)說(shuō)，數(shù)十架艦載機(jī)要在不到陸上機(jī)場(chǎng)1/10面積的運(yùn)動(dòng)甲板上進(jìn)行頻繁的起飛、回收，以及充、填、加、掛等保障與維修作業(yè)，就要求母艦平臺(tái)不僅要保障艦載機(jī)作業(yè)安全可靠地進(jìn)行，還要把“最危險(xiǎn)的機(jī)場(chǎng)”組織得有條不紊，實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)群高效的出動(dòng)回收［4-7］?？梢?jiàn)，艦機(jī)適配性屬于航母的一項(xiàng)綜合性能，其定義是：在預(yù)定的作業(yè)條件下，航母平臺(tái)和艦載機(jī)群相互適應(yīng)、正確配合，并協(xié)同完成特定作業(yè)任務(wù)的能力。

對(duì)上述定義的考慮如下：

1）因航母處于不斷運(yùn)動(dòng)的海洋環(huán)境下，而艦載機(jī)的各項(xiàng)作業(yè)，特別是起降作業(yè)必然會(huì)受到母艦縱搖、橫搖、甲板風(fēng)和航向穩(wěn)定性等的直接影響，因此，航空作業(yè)必須在預(yù)定的作業(yè)條件下才能正常進(jìn)行。

2）為實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)上艦，航母平臺(tái)與艦載機(jī)之間必須保證保障接口正確、起飛和降落等各項(xiàng)技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)匹配；但是，如何發(fā)揮整個(gè)艦載機(jī)群的作戰(zhàn)效能，實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)高效出動(dòng)回收，還必須通過(guò)航空作業(yè)流程優(yōu)化，以及艦載機(jī)保障模式優(yōu)化和保障能力提升來(lái)提高艦機(jī)協(xié)同完成作業(yè)任務(wù)的能力。

1.2內(nèi)涵

艦機(jī)適配性屬于人—機(jī)—環(huán)系統(tǒng)工程的技術(shù)范疇，是基于3種手段（理論分析、仿真模擬、試驗(yàn)驗(yàn)證），分析3類要素（艦、機(jī)、人），來(lái)實(shí)現(xiàn)3大目標(biāo)（安全、高效、兼容）。

1）3種手段。

艦機(jī)適配性是一門(mén)綜合性的技術(shù)，涉及船舶、飛機(jī)、電子等多個(gè)行業(yè)和眾多學(xué)科，開(kāi)展艦機(jī)適配性研制需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想進(jìn)行綜合理論分析。同時(shí)，由于艦機(jī)適配性技術(shù)的復(fù)雜性，其必須依賴仿真模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證。其中仿真模擬具有經(jīng)濟(jì)、可控、無(wú)破壞性、重復(fù)性好等許多優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其是非常重要的技術(shù)手段；試驗(yàn)驗(yàn)證可以最為客觀、真實(shí)、直接和有效地檢驗(yàn)艦機(jī)之間的適配性，從研制流程上來(lái)說(shuō)，在陸基和海上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證是檢驗(yàn)艦機(jī)適配的關(guān)鍵與必經(jīng)環(huán)節(jié)。

2）3類要素。

從艦機(jī)適配性的定義可以看出，其體現(xiàn)的是母艦、艦載機(jī)與航空作業(yè)人員三方之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，表征的是艦、機(jī)、人相互協(xié)作完成使命任務(wù)的能力。包括：

（1）母艦的特性（包括總體、系統(tǒng)/設(shè)備特性）能被艦載機(jī)充分、有效使用的能力；

（2）艦載機(jī)能適應(yīng)母艦各種保障環(huán)境和條件的能力；

（3）航空作業(yè)人員能操縱艦載機(jī)完成各項(xiàng)航空作業(yè)的能力。

3）3大目標(biāo)。

艦載機(jī)作業(yè)安全是艦機(jī)適配性最基本的目標(biāo)，美、英、法等航母擁有國(guó)就在其航母設(shè)計(jì)、使用過(guò)程中付出了沉重的經(jīng)驗(yàn)代價(jià)甚至是血的教訓(xùn)。例如：在“戴高樂(lè)”號(hào)航母試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，E-2C預(yù)警機(jī)在掛住最后一道阻攔索著艦后，因距斜角甲板前端距離過(guò)小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向距離不足，故只能通過(guò)加焊整體鋼結(jié)構(gòu)將斜角甲板向艦艏方向延伸來(lái)消除安全隱患；“庫(kù)茲涅佐夫”號(hào)航母在艦載機(jī)觸艦復(fù)飛試驗(yàn)中，艦載機(jī)離開(kāi)斜角甲板后由于側(cè)風(fēng)的作用向右側(cè)偏，右輪碰觸到了艦艏武器發(fā)射裝置的防護(hù)索，為此后來(lái)對(duì)防護(hù)索進(jìn)行了處理，用以避免更大的問(wèn)題甚至是災(zāi)難的發(fā)生。

航空作業(yè)的高效主要體現(xiàn)在保障模式、保障能力和保障流程等多個(gè)方面，而艦載機(jī)的出動(dòng)回收能力是其最重要的表征。艦載機(jī)著艦后，需進(jìn)行加油、掛彈和維護(hù)等作業(yè)后才能再次出動(dòng)，如“尼米茲”級(jí)航母在艦載機(jī)著艦后，需先滑行至加油區(qū)加油，然后由牽引車牽引至彈藥裝載區(qū)掛彈后再到彈射陣位準(zhǔn)備下一次的起飛作業(yè)。美軍通過(guò)研究和使用表明，提高再次出動(dòng)準(zhǔn)備過(guò)程的作業(yè)效率是提升出動(dòng)回收能力的關(guān)鍵，為了簡(jiǎn)化保障流程，在美國(guó)“福特”級(jí)航母的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了一站式保障，著艦后的艦載機(jī)可以在原位完成加油、掛彈和維修等所有的保障作業(yè)，隨后，再滑行至彈射起飛位升空作戰(zhàn)［8-10］。航空作業(yè)的高效最終體現(xiàn)在作戰(zhàn)能力的提升上，因此，“高效”是航母艦機(jī)適配性持續(xù)挖掘的目標(biāo)。

顯而易見(jiàn)，作業(yè)安全、高效運(yùn)行是形成航母作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵，而“兼容”則是艦機(jī)適配性著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。航母的壽命長(zhǎng)達(dá)40～50年，隨著艦載機(jī)的不斷升級(jí)換代，在服役期內(nèi)可能需要搭載幾代艦載機(jī)。20世紀(jì)60年代，在進(jìn)行“尼米茲”級(jí)航母的設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是保障A-7A和F-111B飛機(jī)，而實(shí)際使用時(shí)，F(xiàn)-111B飛機(jī)從未在航母上起飛過(guò)，而A-7A飛機(jī)的最終設(shè)計(jì)方案與初始設(shè)計(jì)也相差較大，然而自“尼米茲”級(jí)航母服役以來(lái)，已搭載了3代艦載機(jī)，在退役之前，至少還要搭載F-35C和包括無(wú)人機(jī)在內(nèi)的2代艦載機(jī)。由國(guó)外航母的發(fā)展來(lái)看，每次將新的艦載機(jī)引入航空聯(lián)隊(duì)，航母都要進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)改造，以滿足要求。從航母全壽命期考慮，為了實(shí)現(xiàn)更好的艦機(jī)適配，母艦平臺(tái)對(duì)多種機(jī)型甚至是跨代機(jī)型的兼容，以及艦載機(jī)，特別是將來(lái)要上艦艦載機(jī)對(duì)現(xiàn)有母艦平臺(tái)的適應(yīng)，也是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

2　艦機(jī)適配性技術(shù)體系

根據(jù)艦載機(jī)在航母上的航空作業(yè)項(xiàng)目以及與航母平臺(tái)之間的關(guān)聯(lián)性，需要構(gòu)建艦機(jī)適配性技術(shù)體系，包括艦機(jī)總體、勤務(wù)保障、機(jī)務(wù)保障、起降保障及飛行指揮5個(gè)方面，如圖1所示。

2.1艦機(jī)總體適配技術(shù)

艦機(jī)總體適配技術(shù)主要涉及3個(gè)方面：一是與艦機(jī)頂層相關(guān)的規(guī)劃、接口和要求等；二是與出動(dòng)回收能力相關(guān)的航空作業(yè)和人員等的仿真推演、試驗(yàn)驗(yàn)證等；三是與總體設(shè)計(jì)相關(guān)的總體布局、艦載機(jī)布列、作業(yè)環(huán)境及安全性等。

具體包括9個(gè)方面的內(nèi)容，即艦機(jī)頂層設(shè)計(jì)及接口技術(shù)、出動(dòng)回收能力設(shè)計(jì)技術(shù)、航空作業(yè)流程及規(guī)劃技術(shù)、航空人員配置與保障技術(shù)、艦載機(jī)布列及轉(zhuǎn)換技術(shù)、總體布局適配性技術(shù)、艦機(jī)環(huán)境適配性技術(shù)、艦機(jī)電磁兼容性技術(shù)，以及航空作業(yè)安全性技術(shù)。

圖1　艦機(jī)適配性技術(shù)體系框圖Fig.1　Technology system framework of carrier/air vehicle integration

2.2勤務(wù)保障適配技術(shù)

勤務(wù)保障適配技術(shù)以保障艦載機(jī)油、氣、電、液、機(jī)載武器等的供給作業(yè)為核心，涉及總體和系統(tǒng)2個(gè)層面：一是保障模式、資源及艙室設(shè)計(jì)等；二是調(diào)運(yùn)、艦面及機(jī)載武器保障技術(shù)等。

具體包括：勤務(wù)保障模式規(guī)劃技術(shù)、勤務(wù)保障資源配置技術(shù)、勤務(wù)保障艙室設(shè)計(jì)技術(shù)、艦載機(jī)調(diào)運(yùn)適配性技術(shù)、艦面保障適配性技術(shù)以及機(jī)載武器保障適配性技術(shù)。

2.3機(jī)務(wù)保障適配技術(shù)

機(jī)務(wù)保障適配技術(shù)主要以保障艦載機(jī)的維修、維護(hù)等作業(yè)實(shí)施為核心，對(duì)維修艙室、人員、保障設(shè)備、技術(shù)資料、備件及物資進(jìn)行綜合優(yōu)化配置，涉及2個(gè)層面：保障體制、項(xiàng)目、資源配置等總體層面和使用保障、維修保障等系統(tǒng)層面。

具體包括：機(jī)務(wù)保障項(xiàng)目規(guī)劃技術(shù)、機(jī)務(wù)保障資源配置技術(shù)、機(jī)務(wù)保障艙室設(shè)計(jì)技術(shù)、使用保障適配性技術(shù)及維修保障適配性技術(shù)。

2.4起降保障適配技術(shù)

起降保障適配技術(shù)主要以保障艦載機(jī)的起降作業(yè)實(shí)施為核心，對(duì)總體層面的配置、布置等以及系統(tǒng)層面的起飛、著艦、引導(dǎo)設(shè)施等艦機(jī)匹配性進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。

具體包括：起降設(shè)施總體配置技術(shù)、起降設(shè)施總體布置技術(shù)、起飛設(shè)施艦機(jī)匹配性技術(shù)、著艦設(shè)施艦機(jī)匹配性技術(shù)及引導(dǎo)設(shè)施艦機(jī)匹配性技術(shù)。

2.5飛行指揮適配技術(shù)

飛行指揮適配技術(shù)主要以保障艦載機(jī)的歸航、通信、導(dǎo)航及作戰(zhàn)等作業(yè)實(shí)施為核心，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)/設(shè)備進(jìn)行適配性設(shè)計(jì)。

具體包括：艦機(jī)慣導(dǎo)適配性技術(shù)、艦機(jī)通信適配性技術(shù)、艦機(jī)探測(cè)感知技術(shù)、航空管制適配性技術(shù)及艦機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)指揮技術(shù)。

3　艦機(jī)適配性工作內(nèi)容和流程

3.1工作內(nèi)容

根據(jù)航母艦機(jī)適配性技術(shù)體系，再結(jié)合各個(gè)型號(hào)的特點(diǎn)，在航母研制過(guò)程中可以識(shí)別研制工作重點(diǎn)內(nèi)容以及需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。雖然各個(gè)型號(hào)的特點(diǎn)不盡相同，但艦機(jī)適配性的主體工作內(nèi)容基本類似，主要包括頂層要求、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證以及艦機(jī)協(xié)調(diào)等。

1）艦機(jī)適配性頂層要求。

艦機(jī)適配性頂層要求來(lái)源于航母作戰(zhàn)使用要求，是從頂層設(shè)計(jì)角度出發(fā)提出的整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)要求以及對(duì)設(shè)計(jì)要求的分解。其中，設(shè)計(jì)要求既有對(duì)母艦平臺(tái)的要求，也有對(duì)艦載機(jī)的要求，甚至還包括對(duì)機(jī)載武器的要求。另外，由于設(shè)計(jì)的需要，需對(duì)設(shè)計(jì)要求，如出動(dòng)回收能力要求進(jìn)行自上而下的分解，以有利于整個(gè)艦機(jī)適配性工作的開(kāi)展。

2）艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)。

艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)是母艦、艦載機(jī)在規(guī)定的航母作戰(zhàn)使用要求牽引下，考慮母艦平臺(tái)設(shè)計(jì)約束，以艦載機(jī)作業(yè)安全為基本要求，以母艦保障資源合理配置和艦載機(jī)保障效能提升為設(shè)計(jì)目標(biāo)的艦機(jī)交互式迭代設(shè)計(jì)過(guò)程。

3）艦機(jī)適配性試驗(yàn)。

艦機(jī)適配性試驗(yàn)是用于驗(yàn)證母艦的性能或保障設(shè)施與艦載機(jī)之間是否達(dá)到規(guī)定的適配性要求，分析并確定偏離規(guī)定要求的原因，采取糾正措施，以確保艦機(jī)之間適配的重要手段?？梢苑譃榕灆C(jī)適配性仿真試驗(yàn)、艦機(jī)適配性陸上試驗(yàn)和艦機(jī)適配性海上試驗(yàn)。

4）艦機(jī)協(xié)調(diào)。

艦機(jī)協(xié)調(diào)是艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)過(guò)程中集技術(shù)與管理于一體的全局性工作，也是實(shí)現(xiàn)艦機(jī)適配的橋梁與紐帶，既包括協(xié)調(diào)工作機(jī)制、技術(shù)狀態(tài)管控等管理工作，更多地還涉及艦機(jī)之間耦合問(wèn)題的研究與協(xié)同。

3.2總體工作流程

從研制角度來(lái)看，艦機(jī)適配性貫穿航母論證、設(shè)計(jì)、施工建造、試驗(yàn)與使用全過(guò)程，在研制的各個(gè)階段其工作重點(diǎn)不同，總體工作流程大致如圖2所示。

圖2　艦機(jī)適配工作流程圖Fig.2　Work flow chart of carrier/air vehicle integration

1）在航母研制之初，需要根據(jù)作戰(zhàn)使用性能要求形成艦機(jī)適配性的頂層要求，如搭載機(jī)型、搭載數(shù)量等，并對(duì)頂層要求進(jìn)行自上而下的分解。

2）在航母方案論證階段，依據(jù)定性或定量要求，結(jié)合總體與系統(tǒng)/設(shè)備設(shè)計(jì)方案，通過(guò)艦機(jī)協(xié)調(diào)確定的艦機(jī)約束，開(kāi)展艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)，并根據(jù)方案迭代情況，適時(shí)調(diào)整頂層要求。

3）在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，結(jié)合設(shè)計(jì)方案開(kāi)展相應(yīng)的仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行優(yōu)化和迭代設(shè)計(jì)，基本確定整個(gè)技術(shù)狀態(tài)。

4）通常，在艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)基本完成后即進(jìn)入試驗(yàn)階段。分階段開(kāi)展艦機(jī)適配性試驗(yàn)驗(yàn)證：首先，在陸上開(kāi)展艦機(jī)適配性陸上試驗(yàn)；其次，經(jīng)陸上試驗(yàn)充分驗(yàn)證后，再開(kāi)展實(shí)船海上試驗(yàn)；最后，要在特定的作戰(zhàn)任務(wù)背景下進(jìn)行出動(dòng)回收能

力的專項(xiàng)驗(yàn)證試驗(yàn)，以對(duì)艦機(jī)適配性設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合驗(yàn)證評(píng)估。

4　結(jié)　語(yǔ)

艦機(jī)適配性是航母這一巨系統(tǒng)工程的核心和精髓所在，也是航母形成作戰(zhàn)能力的根本。本文對(duì)航母艦機(jī)適配性的定義和內(nèi)涵進(jìn)行了論述，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了艦機(jī)適配性的技術(shù)體系，總結(jié)分析了艦機(jī)適配性研制過(guò)程中的工作內(nèi)容和總體流程，可為艦機(jī)適配性技術(shù)體系的形成以及艦機(jī)適配性研制工作的開(kāi)展提供有效的支撐。

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A technology system for the carrier/air vehicle integration

LIU Xiangchun
Ship Office，Naval Armament Department of PLAN，Beijing 100071，China

The carrier/air vehicle integration is of vital importance to aircraft carrier system engineering，which is the foundation of all contact and mutual requirement among aircrafts and carrier.Based on the de?veloping process for the carrier/air vehicle integration in foreign countries，this paper presents the relevant definition and technology connotation with three methods（theoretical analysis，simulation，verification test），analyzes the three elements（aircraft carrier，aircraft，human），and proposes the technical content to achieve three objectives（safety，efficiency，compatibility）.According to the aviation operation project of aircraft car?riers，the technology system for integration is also established for carrier and aircraft，including the overall suitability，aircraft maintenance support suitability，aircraft service support suitability，launching and recov?ery suitability，and aircraft and command suitability.Finally，the working content and procedure for the car?rier/air vehicle integration are presented，which provides support for building the technology system as well as processing with the carrier/air vehicle integration.

aircraft carrier；carrier/air vehicle integration；technology system

U674.771

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2016.03.001

2016-03-30網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-5-31 11:04

國(guó)家部委基金資助項(xiàng)目

劉相春（通信作者），男，1969年生，博士，高級(jí)工程師。研究方向：艦船總體研究與設(shè)計(jì)