王 豪

（中國人民解放軍海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西 南昌，330024）

0 引言

艦載機作為航母編隊主要的作戰(zhàn)力量，兼?zhèn)浞揽?、反艦、襲岸、兩棲、反潛和登陸等作戰(zhàn)任務，從海、陸、空三個層次、全方位展現(xiàn)了航母編隊強大的作戰(zhàn)能力。然而，嚴峻的外界環(huán)境對艦載機的總體綜合設計提出了其特殊的要求，首先必須要保證艦載機在艦上的起落和存放，還要保證艦載機在海上氣候環(huán)境中得以使用，這些均對艦載機提出了比陸基飛機苛刻得多的要求，因而形成了它不同于陸基飛機的設計特點。本文針對國外艦載機的滑躍起飛方式，重點分析其概念、原理、特點、現(xiàn)狀及影響因素，為工程技術人員提供技術參考。

1 滑躍起飛概念、原理與特點

滑躍起飛又稱斜板起飛，指艦載機依靠自身動力首先在航母飛行甲板跑道上加速滑跑，后經航母艦艏斜曲面甲板（又稱滑跳式甲板或滑橇式甲板），使艦載機在離艦瞬間被賦予一定航跡傾斜角、向上的垂直分速度，使艦載機躍入空中，實現(xiàn)離艦起飛的方法。

滑躍起飛的原理是利用航母的上翹斜板使艦載機依靠自身的發(fā)動機動力加速滑跑離開甲板，獲得正的軌跡角和垂直方向的速度，由于飛行速度較低，升力和推力在垂直方向上的分量不足以克服重力，而阻力遠小于推力，因此在推力的作用下，飛機繼續(xù)加速，在垂直方向速度減小到0之前，飛機升力和推力在垂直方向上的分量大于重量，飛機達到正常加速爬升點。

滑躍起飛方式使艦載機的結構簡單、可靠性高，這種方式既省去了艦載機相應的彈射結構重量，又可以省去航母上的彈射器。但滑躍起飛也有一些缺點，與彈射起飛方式相比，采用滑躍起飛的艦載機離艦速度較低，一般低于最小平飛速度，為保證起飛安全，限制了最大起飛重量，將影響飛機的載油量，對艦載機的航程和訓練效能會產生較大的影響?；S起飛時，發(fā)動機一般需開加力，油耗加大，減少了飛機的留空時間，并且飛機起飛所用時間較長，故導致航母甲板的利用率低及影響機-艦戰(zhàn)斗力[1]。

2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

目前國外艦載機起飛方式主要有兩種，即彈射起飛和滑躍起飛。這兩種起飛方式各有優(yōu)缺點。彈射起飛能發(fā)射大質量的飛機，但技術門檻高；滑躍起飛相對容易實現(xiàn)，但飛機起飛質量受到很大限制[2]。

滑躍起飛技術是20世紀70年代中期發(fā)展起來的起飛方式，它是由英國海軍軍官道格拉斯·泰勒首先發(fā)明的，該技術最先應用于“無敵”級航母上，“海鷂”艦載機采用短距起飛垂直降落的方式，與垂直起飛垂直降落方式相比，使“海鷂”艦載機的起飛重量、載彈量、作戰(zhàn)半徑均得到較大提高，從而提高了其作戰(zhàn)能力。意大利和印度海軍也隨后仿效，采用了滑躍起飛技術。

20世紀80年代末，俄羅斯海軍將空軍型的戰(zhàn)斗機Su-27，MIG29和攻擊機Su-25進行了少量改進后，利用滑躍起飛技術，成功地使上述三種型號的飛機從航空母艦上起飛，證明了滑躍起飛技術可以作為非短距垂直起降艦載飛機的一種簡單實用的起飛技術。幾乎與此同時，美國海、空軍也專門建立了斜板起飛跑道，使用F-14型艦載戰(zhàn)斗機和F/A-18型艦載戰(zhàn)斗/攻擊機以及F-l5型戰(zhàn)斗機進行了滑躍起飛試驗，以研究滑躍起飛技術的良好效果，并探索陸基常規(guī)跑道被空襲破壞后，利用上翹斜板進行短距緊急起飛的可能性[3]。20世紀90年代定型的蘇-33艦載機（見圖1）也采用滑躍起飛技術。俄羅斯租用過烏克蘭境內的“尼特卡”海軍飛行訓練中心作為艦載機飛行員的訓練基地。“尼特卡”訓練中心主要培養(yǎng)飛行員在航母甲板上的起降技能，擁有包括模擬航母甲板、滑降航跡定位器、無線電信標，以及光學助降系統(tǒng)等在內的全套航母訓練系統(tǒng)。

法國也十分重視陸上模擬航母起降訓練。法國的朗迪維肖模擬航母起降訓練基地占地約950英畝，跑道長2700米，擁有10架“陣風”M型戰(zhàn)斗機、50架“超軍旗”攻擊機和10架“隼”式飛機。在這里受訓的飛行員有21%的時間用于白天陸上模擬著艦練習，6%的時間用于夜間陸上模擬著艦練習，另外73%的時間用在其他訓練課目中。

目前國外采用滑躍起飛技術的國家有英國、俄羅斯、法國、西班牙、意大利、印度、泰國等。

3 滑躍起飛技術分析

3.1 滑躍起飛過程分析

滑躍起飛甲板由兩段組成，前段為平甲板，末端為上翹斜板?；S起飛過程可以劃分為5個階段[4]（見圖 2）。

1）平直滑跑段（Ⅰ） 飛機從起跑點到其質心到達斜板起始端點A；

2）斜板三輪滑跑段（Ⅱ） 過程終止于前輪到達斜板末端B點或前輪抬起離開艦面；

3）斜板兩輪滑跑段（Ⅲ） 結束時飛機主輪離開甲板；

圖1 蘇-33艦載機從航母上滑躍起飛

4）半拋物飛行段（Ⅳ） 結束終點定義為“飛離點”，它具有兩個特征，一是飛機的爬升率不為負值；二是飛機所受的向上的合力不小于重力，即飛機可轉入正常爬升飛行或平飛加速飛行。飛機在“飛離點”上應滿足 θ≥0 且 ny＞1；

5）正常爬升或加速平飛段（Ⅴ）

圖2 滑躍起飛過程各階段

上述5個階段中，飛機在斜板三輪滑跑段受力最為復雜[5]，見圖3；其中v為飛機的絕對速度，vr為飛機相對于艦的速度，α為迎角，γ為上翹角，θ為航跡角，φp為發(fā)動機安裝角，P為發(fā)動機推力，L為升力，D為阻力，F(xiàn)為甲板摩擦力，G為重力，N1為主輪反力，N2為前輪反力。

圖3 斜板滑跑段飛行受力圖

3.2 滑躍起飛的影響因素

影響滑躍起飛的關鍵參數(shù)有[1，6]：

1）推重比

推重比越大，艦載機增速快、增升快、離艦時速度更大，離艦后的垂直方向動量也大，可提供足夠的升力保障安全起飛。

2）升阻比

升阻比反映了艦載機的氣動力效率，在相同推重比條件下，升阻比大的艦載機增升效率高、增升幅度大。

3）離艦速度

離艦速度通常小于水平方式中的起飛速度，甚至小于飛機的最小平飛速度，但須保證不能小于某一最小安全離艦速度。離艦速度越大，升力會更大，離艦后的爬升率會更大，下沉量會因此而減小，同時經過半拋物階段達到正常爬升階段的時間也會更短，有利于艦載機安全起飛。

4）滑跑距離

滑躍起飛時的滑跑距離是艦載機從起飛點到滑躍甲板末端的距離，當滑躍甲板形狀和推重比等因素確定時，滑躍距離是否足夠直接影響了滑躍起飛安全性?；芫嚯x越長，加速時間越長，離艦速度越大。

5）甲板風速和環(huán)境溫度

當甲板風速較大時，由于飛行動壓以速度的平方關系增大，升力大大增加，爬升角和爬升率都相應加大，可改善滑躍起飛的航跡。由于艦載飛機離艦后的升力因甲板風速而增大，一定程度上緩解了艦載飛機離艦后法向過載太小的失重狀態(tài)，改善了滑躍起飛過程中的品質。

高的艦面環(huán)境溫度將使飛機發(fā)動機可用功率有較大幅度下降。

6）航母斜角甲板形狀和出口角度

增大斜甲板的出口角提高了艦載機離艦后的初始迎角，增加升力，提高垂直速度分量，改善了滑躍起飛的航跡，但過大的斜甲板的出口角會使飛機的初始迎角過大，對起飛安全帶來不利影響。

7）艦面運動

航母受風浪的影響將產生各種運動?？梢园雅灻孢\動分解為航母質心的平動和繞質心的轉動，后者又可分為艦面縱搖、橫搖、沉浮以及偏轉。有研究表明，在起飛過程中，航母橫搖運動對飛機起飛性能影響不大，因此在制定方案階段，可僅考慮航母的縱搖和沉浮運動，這兩個運動對起飛離艦后軌跡有影響。如遇到大風天氣或海浪使得航母搖晃，發(fā)生縱搖、升沉，則此時離艦就比較危險。

8）起落架設計

飛機在滑躍起飛過程中，飛機所受的支反力隨甲板斜角曲率、起飛速度、起飛重量增長而增長。起落架支柱的壓縮速率不足以引起正常的緩沖阻尼，必須重新設計。另外，兩主輪在斜板上滑跑時的摩擦阻力不同可能引起方向偏轉，并且兩起落架緩沖支柱的伸張長度如果出現(xiàn)差異，將引起起飛橫側不平衡，這些情況都會造成滑躍起飛離艦時縱向和橫側向的失衡，嚴重時會造成翼尖失速，引發(fā)事故。因此，起落架系統(tǒng)設計需特殊考慮。

4 結語

隨著發(fā)動機技術和空氣動力技術的發(fā)展，提高飛機的推重比和降低離艦速度成為可能，影響滑躍起飛的限制條件將進一步放寬?？梢灶A見，滑躍起飛技術在一段時間內還將長期存在，尤其是與另一種起飛方式——彈射起飛方式結合使用，兩者的綜合使用將成為未來國外艦載機起飛的主要方式。