
航母是微縮的機場,艦載機從飛行甲板上起飛相對容易,而要歸航着艦卻面臨着極大的困難。尤其是在高速的噴氣式戰機應用到航母上之後,這種局面更是有增無減。現代的常規起降噴氣式艦載戰鬥機,均採用攔阻着艦的方式。其下沉的速度非常之快,相當於陸基飛機的2倍,與其說是落到航母上,不如說是直接“砸”到航母上的。
因此,外界往往將艦載機在飛行甲板上降落稱為刀尖上的舞蹈。在航母上實現漂亮的起降,一則需要艦載機飛行員膽大心細,有着高超的駕機技能,另一方面則要求艦載機有足夠的強度。兩者缺一不可,否則會造成極為慘重的事故。飛行員的技能是通過長期培養形成的,而艦載機的結構強度要求,除了長期的技術摸索,也需要可靠的模擬實驗。
我國的第一種艦載機殲-15其實很大程度上就是仿製的蘇-33艦載機的原型機T-10K,一方面原因是這種機型相對成熟,另一個方面是我國另起爐灶研製艦載機花費的時間多,技術風險大,對艦載機的結構強度沒有很好的把握。美國之所以能夠研製出高質量的艦載機,長期對結構強度的認知和積累貢獻不小。而這些積累的重要來源之一,就是進行艦載機的全機落震試驗。
全機落震試驗的難度非常之大,多年以來掌握這種試驗技術的國家僅僅有美國一家。而根據我國官方媒體的報道,航空工業強度所已經在2017年12月15日完成了對某型飛機的全機落震摸底試驗。根據我國最近幾年的研究論文,很容易判斷出進行的全機落震試驗就是針對艦載機進行的試驗。我國掌握全機落震試驗,從規劃到完成僅僅用了4年的時間,試驗的成功也意味着我們成為世界上繼美國之後第二個掌握這種技術的國家。
那麼艦載機的全機落震試驗究竟是什麼試驗技術呢?它就是要在實驗室的環境之下進行大型的動態全機試驗,模擬艦載機的真實着艦環境,以及着艦時的姿態控制、下沉速度模擬、航向速度模擬和機翼升力施加等等因素,並記錄相關數據,從而為保證艦載機的結構強度服務。一般情況下,全機落震試驗的步驟包括:檢查試驗飛機狀態、飛機的起吊、檢查試驗飛機的姿態、確認試驗飛機的高度、確認升力模擬系統的壓力、開啟機輪帶轉裝置並確認着艦速度、開啟投放裝置、出發測試採集設備並記錄試驗數據。
由於全機落震試驗是一種模擬的實驗室狀態下的試驗,因此沒有辦法像航母上那樣來一次真正的攔阻着艦,而主要依據的是相對運動原理。進行試驗的時候,由機輪帶轉裝置使艦載機的起落架輪胎沿着飛機本身進行逆航向的轉動,然後通過航向速度監控裝置來監控飛機的機輪轉動速度。達到預定值之後,艦載機被釋放做自由落體運動撞擊地面的測試平台。這個試驗的原理看起來很簡單,但實現起來非常困難。
首先是模擬艦載機着艦時的升力存在着巨大的技術難點,主要需要滿足三個要求,即艦載機下降過程中不能因為施加升力而影響艦載機的着艦姿態、機翼升力大小應當保持恆定不變、施加機翼升力不能降低飛機接觸測試平台瞬間的垂向速度。其次是艦載機着艦時的下沉速度不好掌握,而這個速度直接會影響到飛機承受的垂向衝擊能量的大小,也直接關繫到進行的模擬有沒有實際參考價值。第三個方面是模擬艦載機航向速度的技術困難,起落架的機輪轉速必須達到近似於艦載機在航母上着艦的轉速,否則同樣不具備實際意義。而僅僅是獲得艦載機在航母上着艦的轉速參數,沒有長期的實踐經驗和積累是根本無從談起的。
正是由於上面的這些原因,很多國家都沒能掌握艦載機的全機落震試驗。我國能在短短四年時間裡掌握這種試驗技術,足以見得中國的科學家們有多麼了不起。而全機落震試驗技術的掌握,僅僅是中國掌握的諸多航母艦載機基礎應用技術的縮影之一。隨着時間的推移,相信我國科研人員能夠在越來越多的艦載機研發領域取得更大的成果。