要多少才算多

現在，不少讀者就產生了這樣的問題：“福特”號航母為什么會減少一根攔阻索？一種說法是因為采用電磁攔阻裝置的緣故；還有人則認為這是著艦精度提高了，不需要太多的攔阻索也能保持艦載機著艦時的掛索概率。前者顯然是錯誤的，因為攔阻裝置不管是電磁還是液壓，都對提高掛索概率沒有任何關系，安裝幾臺攔阻裝置就有幾根攔阻索。那么后者的說法是否有道理？

在媒體上有這樣的說法：攔阻索的根數與艦載機著艦后的掛索概率有關系，索多了會提高掛索的概率。可既然是這樣，“福特”級為什么要從“尼米茲”級的4根攔阻索減少到現在的3根？一臺MK-47液壓攔阻裝置其重量也就是64噸，與十萬噸排水量相比完全可以忽略不計。以犧牲掛索概率的代價來節省這點重量，是很不明智的。可以說攔阻索多、掛索概率就高的說法是一種直線思維，有一定的誤區。

稍做分析，我們會發現攔阻索的根數與提高掛索概率并沒有直接的關系，倒是與攔阻索對應的降落區面積有關。另外，航母采用幾根攔阻索還有更深層次的原因。因此，筆者就為大家梳理一下這些原因以及航母歷史上攔阻索根數的變化情況。

為什么大家普遍認為掛索的概率與索的數量有關系？表面上看是這樣，假設艦載機落在3號索的后面，如果沒有4號索，則這架飛機只能是拉起復飛、重新嘗試降落。從道理上講是這樣，但從理論及實際經驗的角度進行解釋，我們會發現事情遠沒有這么簡單。通過觀察美國航母上艦載機降落的視頻，我們會發現這樣一個現象：不管是什么型號的艦載機，只要機輪落在某根攔阻索的前面，著艦鉤必定能掛上這根索，幾乎沒有例外！這說明什么？這說明艦載機只要降落點在攔阻索前面，掛上攔阻索是一個重復性非常高的過程。因此，我們完全可以做這樣的假設：取消前面的3根攔阻索，只保留最后面的一根索，艦載機也能保持基本上一樣的掛索概率。

不要說這是臆測，美國陸基戰斗機通常也裝與艦載機一樣的著陸鉤，而機場上通常是設置一根攔阻索。不管降落點離這根攔阻索多遠，都能掛上索，幾乎是“百發百中”。據此，我們可以得出這樣的結論：航空母艦上裝備4根索或3根索與掛索概率沒有直接關系；艦載機只要降落在最后一根索的前面任何地方，都可以滑行到這根索處再掛索。由此，我們可以認為“增加攔阻索可以提高掛索概率”的說法欠妥。

其實，要想提高艦載機的掛索概率，增加攔阻索根數不如增加阻攔區的面積，即最大限度地把最后一根攔阻索向后推。反正最后一根索能掛住幾乎所有的落在它前面的著艦鉤，則盡量將這一根索的位置后移就能達到目的！正因為這個原因，美國海軍的陸地機場都是布置一根索就基本夠用。

說到這里，有人也許認為艦載機降落時會發生彈跳現象，或者著艦鉤撞至甲板會彈起，這樣就會出現著艦鉤“閃過”攔阻索的情況。這種說法猛一看確實有道理，但實際情況是，機身有可能彈跳，著艦鉤卻不一定會跳起。這是因為著艦鉤上的阻尼作動筒有很大壓力，總是壓著它迫使其不能離開甲板，因此想跳過攔阻索的概率很小。

二戰中的螺旋槳艦載機降落時就會經常出現彈跳，其原因也是多方面的。這種飛機采用的是后三點式起落架，在著艦時由于主機輪在前，降落時主機輪撞擊甲板形成的反沖力往往通過機體重心或離得很近，再加上主起架沖擊導致的機尾下沉會使機翼的迎角瞬間增加，進而產生較大升力“加劇”了彈跳。另外，較小的翼截荷也會讓機體在著艦時產生漂浮效應。所有這一切都為發生彈跳創造了條件。正是彈跳及飄落現象出現的情況比較多，為了提高掛索效率，二戰時期的航母不得不采用較多的攔阻索來提高掛索概率。比如，“埃塞克斯”級航母就采用了多達9根的攔阻索。

噴氣式飛機上艦初期，由于設計與使用經驗的不足，也存在著彈跳起的現象。但由于是采用了前三點起落架，彈跳的概率顯著降低。比如，進場高度過低時，飛行員拉桿過猛，導致機翼迎角過大而發生彈跳，這是與著艦時的飛行員操縱有關；有些是起落架液壓裝置設計得不是很“到位”，也會引發跳起現象，這與當時艦載機的設計經驗不足有關，但相比螺旋槳式艦載機是大幅度降低了。美國20世紀60年代研制的F-8艦載機由于采用可變迎角機翼，在機輪觸及甲板時仍然因為機翼的迎角過大而產生相當大的升力，再加上掛索時制動對機體產生的慣性作用，非常容易產生彈跳現象，但這絕不會影響該機的掛索概率。正是由于艦載機技術的進步，著艦的精度越來越高，這就導致攔阻索開始不斷地減少。“埃塞克斯”級改裝成斜角甲板后，只保留了6根索，通過大量的實踐后又減少到4根，有時則為了調節各個攔阻裝置的使用頻率，在天氣良好的情況下甚至取消1～2根索。

為了提高掛索概率，著艦鉤的下垂高度遠大于機輪高度，而且還設置有防止彈跳發生的液壓阻尼裝置。該裝置可以抵消著艦鉤撞在甲板上產生的反彈力，幾乎可以做到只要接觸到甲板表面就再也不會離開的程度。就是有彈跳發生，著艦鉤的鉤頭也低于機輪高度，因此用不著擔心鉤頭會錯過攔阻索。而攔阻索張緊時，離甲板的高度也有足6厘米高。有人會以自己乘做飛機的親身體會來理解艦載機著艦時的彈跳，這里面就會有誤區存在：對于坐在汽車或飛機里的人來說，機（車）彈跳時你可能會被拋離座位，但你不能就認定機（機）輪也一定會離開了地面。實際上也是如此，在降落中機體發生彈跳時，產生彈跳力的起落架機輪并不一定就會離開地面。看艦載機著艦的視頻我們會發現，現代艦載機機輪會始終與甲板接觸，就是有彈跳起來的情況，也是機身先彈起，而機輪由于液壓緩沖裝置的作用將始終與甲板保持接觸，即便離開甲板其高度也相當有限，在時間上也有滯后。

從艦載機的著艦下沉率數值的增加也可以看出這一點。二戰時螺旋槳式戰機的著陸下沉速度很低，只有2.4米/秒左右；上艦的螺旋槳式艦載機增加得不多，大約為3.5米/秒；噴氣戰斗機上艦后，著艦速度顯著提高，更加強調不拉桿降落，因此起落架的設計下沉速度猛增到6.0米/秒。為適應下沉速度的增加，必然要加大起落架裝置的緩沖行程，大的緩沖行程也意味緩沖時間增加，這樣將有更多的能量會在液壓吸能裝置的作用下變成熱量，其結果就是大行程液壓裝置更降低了機輪跳起的可能性。從某種意義上講，正是艦載機設計技術的發展，讓著艦時的真正彈跳現象在現代艦載機上幾乎絕跡。

在航母上有4道攔阻索及降落氣象條件好的情況下，按照二十多年前美國海軍的統計，艦載機掛住第1道攔阻索的概率約18%，掛住第2道、第3道攔阻索的概率為62%～64%；掛住第4道攔阻索的概率約16%。把這4根索的掛索概率加在一起，還是有5%的概率掛不住攔阻索，為什么掛不上？這不是飛機降落到攔阻區而沒有掛上，而是因為著艦鉤觸及甲板的位置超出了阻攔區！那么能不能想象再增加一道索就可以將這5%的失敗消滅掉？完全可以，如果從第4道索向后間隔14米的距離上再布置一道索（相當于增加阻攔區長度）就行。從實踐的角度看，5%全部消滅不現實，但將其降低到1%還是有可能的。但是，考慮降落區的甲板長度及攔阻裝置的制動距離的限制，才沒有增加。說到這里不能不提到二戰航母是怎么應對這種事情的：甲板上布置接近10根的攔阻索，到最后還要再設置1道或2道攔阻網。到了最后幾道時候已經顧不上考慮阻攔裝置的制動能力了，掛上索的飛機如果制動距離不夠，還有攔阻網連接的攔阻裝置提供制動力。兩臺攔阻裝置制動一架飛機，說什么也不會超出制動能力了，只是這樣做制動距離不夠，飛機想停下來有可能要以損壞機身為代價。（有關攔阻索與攔阻網，詳見本刊2013年第12期封面故事“海上霸主的兵器譜——航空母艦與艦載機的獨門絕技”中“戰鷹歸巢的最后保障”一文）

飛機降落過程是一個減速過程，攔阻裝置在艦載機降落制動過程中需要吸收的能量，取決于飛機的重量和開始制動時飛機的滑行速度，它必須滿足所有飛機的制動需要。例如飛機以130節（66.9米/秒）的速度讓著艦鉤掛上攔阻索，在100米的距離中被制動停下來，需要3秒時間，這相當于承受2.2倍的重力加速度；如果要求在50米的距離內停下來，則承受的重力加速度增加了一倍，甚至還要多。因為液壓攔阻裝置的非線性緣故，美國艦載機的著艦鉤設計最大值是4.5倍重力加速度，俄羅斯的標準則是5.0倍。很顯然掛上第一根索后的制動距離可以長一些，掛上最后一根的制動距離就要比第一根少了40米。因此，在布置攔阻索的時候不能不考慮這一點，必須要為制動中的艦載機留下足夠的制動距離。有觀點認為，印度將改裝航母的攔阻索減少為3根是無奈之舉。因為既要照顧第一根索遠離艦尾，又要兼顧最末一根索遠離斜角甲板首邊，加之幾道攔阻索間距通常為12米，所以只能減少攔阻索的數量。這導致著艦難度大大提高，復飛的可能性大大增加。考慮到前面得出的“只要著艦鉤落到攔阻索前面，掛索的概率百分之百”的結論，說是無奈之舉有些不妥，至少只能擺3根索的理由不準確。縮小攔阻索之間的距離就行照樣能擺放下4根。之所以擺3根，應該說是設置4根攔阻索的必要性不大，或受到降落區長度的限制，二者必居其一。

第1根索離降落甲板頂端的距離，是根據艦載機著艦鉤的高度確定的。如果規定進入甲板區的高度是5米，則可以根據下滑角3度計算出來這個距離。最后1根索的位置，則是根據攔阻裝置的最大攔阻重量、速度及制動距離確定的，想提高掛索概率片面地往后移，就有可能超出攔阻裝置的能力。在實際使用時，4臺攔阻裝置的阻尼參數往往是不一樣的：第一臺可以盡量讓制動力小一些、過載盡量平緩一些，最后一臺則要適當大一些。在位置布置上則還要根據整個降落甲板的長度統籌安排。準確地說，安裝4根索不是為了提高掛索概率，主要是為了提高冗余度；其次是盡可能早地完成攔阻制動，減少機體的受損。從冗余度的角度看，萬一哪臺攔阻裝置出了問題，取掉該臺的攔阻索就行了。只有一臺攔阻裝置肯定不行，一旦損壞戰機將無法著艦；設置3臺，全損壞的概率很低；4臺更好，但必要性幾乎可以忽略。這才是最正確的解讀，但還不完全。至于說掛到第幾根索上最好，則還應該有點創新性的說法：有時掛上第1根為好，有時掛上最后1根為好。掛上第1根索，則這架停下的戰機就離尾部停機點近；如掛上最后1根索，則離前端的甲板停機點近。美國海軍的評比標準要求飛行員掛上第2根索，掛上第1根索得分要低一些.其實，對于飛機機體壽命來說，還是掛上第1根最好。

要增加掛索概率，通過對著艦鉤的改進效果更顯著。美國最新型艦載機F-35C由于隱身需要，其著艦鉤的長度比較短、安裝位置也靠前，再加上鉤頭照搬以前的經驗，導致著艦鉤的鉤頭在攔阻索被機輪壓過后還未恢復繃緊狀態、幾乎還是貼在甲板上時就從其上掠過，掛上索的概率非常低，甚至出現連續掠過3道索也未能掛上的情況。后來，F-35C通過增加著艦鉤向下的阻尼壓力及修改鉤頭形狀，基本上解決了這個問題。增加著艦鉤上的向下阻尼壓力說起來容易，想達到卻要因機而宜。著艦鉤比較長，下垂的角度小，阻尼小一些不要緊；如果長度短，則想實現著艦鉤撞擊在甲板面上時無彈跳就不容易了。F-35C為解決這個問題費了不少勁。著艦鉤阻尼力大會讓其成為一根剛性的棍，會對艦載機的著艦姿態產生強烈的低頭力矩，導致前輪沖擊加大。不過考慮F-35的著艦鉤非常短，每次都是機輪先觸到甲板，因此這一點完全可以忽略著艦鉤的內容，可參考本刊2013年第12期“封面故事”中“尾鉤簡史”一文 。無人機X-47B上艦試驗中，曾經出現著艦鉤阻尼力過大，取不掉攔阻索的情況，甚至是動用幾個人也抬不起著艦鉤，結果是斷開攔阻索了事。這說明著艦鉤上液壓阻尼裝置的向下壓力很大！因此可以想象，在阻尼壓力足夠的情況下，著艦鉤在“撞擊”甲板時發生彈跳的概率也會很低，甚至完全可以忽視。

說了這么多關于攔阻索數量與掛索概率的細節問題，是不是就是關于攔阻索數量的正確解讀？由于美國航母攔阻索經歷了從最多9根到現在3根的發展歷史，很有可能他們已經搞清楚了攔阻索數量與掛索概率之間并沒有關系。當然，也可能連航母使用經驗最豐富的美國人自己在這方面也是一本胡涂賬。但不論如何，這次印度米格-29K的著艦事故也說明了這一點：著艦鉤只要能夠接觸到甲板，掛索的概率就會很高。

編輯：石堅