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美軍新核航母「先進攔阻索系統」獲准入役,將能回收更重艦載機

美國海軍航空系統司令部消息,本月初,美國海軍「福特」級核動力航空母艦所裝備的「先進攔阻索」(Advanced Arresting Gear,AAG)系統獲得了使用許可,將在「福特」號航空母艦重返大海之際,實際投入使用回收艦載機,包括更大更重的「先進鷹眼」和「灰狗」。

2017年7月28日,「先進攔阻索系統」首次海上攔截載人艦載機成功

此前,2014年2月美國國防部向國會提交的報告中指出,「先進攔阻索系統」開始測試以來,失敗的比率是預期的248倍,面臨的技術問題比電磁彈射系統(EMALS)和雙波段雷達(DBR)還要多。原因包括需要吸收飛機降落衝擊力70%的液壓器中,承受液壓力量的部件強度不夠、軟體設計不合理等等,此外,設計製造成本也漲幅巨大,2009年時預定的四套「先進攔阻索系統」的總預算為4.76億美元,到2019財年已上漲到15億美元,即便扣除通貨膨脹後,漲幅也高達145%。需要吸收飛機降落衝擊力量70%的液壓折流器(water twisters )中,承受液壓力量的片強度不夠

2016年3月31日,「先進攔阻索系統」地面試驗站首次攔截載人艦載機成功

傳統攔阻索由攔截鋼纜與液壓緩衝機構成,以「尼米茲」級的MK-7 Mod3型為例,設計極限是能把一架降落速度130節(240km/hr)、重25噸的飛機在兩秒之內於100米之內截停,共吸收64.4兆焦的能量;不過這也接近這類系統的性能極限。其性能只能適用以往裝備廉價無導引武器為主美國海軍艦載機,因為此類武器如果在任務中沒有用完,降落前大可將其拋海以減少降落時的重量與風險;然而,現在美國艦載機主要都配備精密昂貴的制導武器,如果沒有用完就必須攜回。因此,美國航母上的攔截回收系統的性能必須強化,才能有效攔住返航重量日益提高的艦載機,「先進攔阻索系統」應運而生。

傳統的MK-7攔阻索龐大的附屬機構

傳統攔阻索由巨型液壓缸來吸收飛機降落的巨大力量。當飛機著艦勾勾上鋼纜,鋼纜被拉出後,甲板下液壓缸的活塞被鋼纜連,開始擠壓缸內的液壓油;受擠壓的液壓油分為兩路,其中一路進入一種阻尼器產生緩衝效果,另一路液壓油通過另一個控制閥門進入一個稱為累加器的液壓油缸,推動裡面的活塞來加壓空氣儲蓄能量。當飛機完全截停後,累加器將降落過程被加壓儲存高壓空氣釋放回,擠壓缸內的液壓油來推動活塞,帶動鋼索覆位。由此可見,傳統液壓鋼索攔截系統只能靠阻尼、閥門等機械裝置來調整攔截時期鋼纜承受的張力,靈敏度不足,降落機鉤住攔阻索初期仍會承受極大的瞬間力量,對艦載機結構或攔截鋼纜都會產生顯著的損耗。航母的攔截鋼纜直徑達70毫米,但平均使用100次左右就要更換。

正在更換傳統攔阻索的鋼纜

而「先進攔阻索系統」以電腦控制的電動機來帶動攔阻索,並以液壓渦輪來提供將飛機完全停止的阻力,而不是靠傳統的液壓汽缸、阻尼、閥門等機械來調整阻攔力道。飛機降落並鉤住攔阻索時,系統的控制電腦便能分析攔阻索的受力情況,並立刻回饋給電動機來給予攔阻索適當的拉力,使鋼纜在整個飛機降落攔截過程中獲得較為平均的施力;當飛機完全停止後,再以電力將鋼纜複位。

「先進攔阻索系統」改為體積更緊湊的電動系統

「先進攔阻索系統」在艦載機著艦勾勾上攔阻索後,才會逐漸增加攔阻索的阻力,整個作用期間完全由電腦主動控制鋼纜的拉力,遠比傳統液壓機械靈敏,能延長飛機與鋼纜的壽命。相較於傳統鋼纜系統的大型液壓緩衝機,「先進攔阻索系統」的電機與液壓渦輪無論是體積、重量或維修需求都大幅降低。因此,相較於「尼米茲」級所裝備的四根傳統攔阻索,「先進攔阻索系統」的數量被減少為三根。

如果攔截不住的話,只能復飛或者撞向阻攔網,但後者需要時間展開

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