航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

舰载飞机喷出炽热的火焰,指挥员一声令下,飞机带着巨大的轰鸣,瞬间就被弹射器弹了出去,场面惊心动魄。

这是我们看一些介绍舰载机起飞的视频或者看一些这类文章经常出现的场景。

在这些视频和文章中,基本上都是介绍弹射器、航母动力等知识,却从来没有发现有关介绍飞机在被弹射起飞之前,是如何固定在甲板上?怎么样瞬间被弹出去?是靠飞机的刹车吗?

我首先告诉你最后一个问题的答案 : 不是。

在介绍舰载机起飞的视频中,在飞机被弹出去之前,发动机发出巨大的轰鸣,只见指挥员手势一挥,飞机“瞬间”就被弹射了出去。如果说最先进的电磁弹射可以做到“瞬间”发力,但是目前绝大部分的航母弹射系统,都是逐渐把拉力加到最大。至少在弹射之前,需要将飞机拉紧。

即便是电磁弹射可以瞬间发力,那发动机强大的推力,也不是靠飞机的刹车能够固定住的。但是我们看到,飞机确实是被瞬间弹射出去的,就是说,一定有一个能够突然释放应力的装置在起作用,那么这个突然释放应力的装置既然不是刹车,那又是什么呢?

《航空知识》是我年轻时每年都要订阅的一本杂志,这个问题在50年前的一期《航空知识》有一篇文章专门介绍了这个问题。现在这个知识有没有过时,我不知道,但是我也从没有见过有其他方法的介绍。下面我就把50年前看到的舰载机在起飞前控制飞机不动的方法和大家分享一下,如果这个知识过时,还请指正。

当时的文章是这样介绍的,大概的意思,就是用一根中间被加工细了的金属棒,连接飞机和甲板上的一个固定桩。这种中间细的金属棒在受到强大拉力的时候,会产生应力集中, 这个应力大到一定程度,金属棒就会从细的部位突然断裂,将飞机瞬时释放出去。下面就是我根据记忆画出来的当时的文章附带的图样,基本上就是这么一个简图,意思大家明白就好。

当弹射装置拉住飞机后,飞机为了在离开弹射器后持续保持加速飞行,也需要将自身的发动机开到最大功率。当弹射器的拉力和飞机发动机的推力总和达到最大的时候,连接飞机和固定桩的金属棒突然被拉断,飞机瞬间就被弹了出去。当然这个破断力是提前设计好了的。

据文章介绍,这种连接飞机和固定桩的金属棒的破断力是不一样的,不同的飞机使用不同破断力的金属棒。

当然,这是大约50年前看到的航空知识,现在使用什么来拉住舰载机,没有文章介绍过,也许是我没有看到,或许基本上还是同样的方法,大同小异而已。

这个50年前的航空知识过时了吗?欢迎大家交流。

航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

飞机在起飞之前必须要滑行一段距离才能起飞,每个飞机场都有长长的跑道。航母的跑道没有飞机场那么长,如果要实现舰载机在离开航母范围内就起飞,就得缩短这个距离。否则舰载机还没起飞就落水里了。

如何在最短距离内离开航空母舰而起飞,如何才能更高效的让舰载机落回航母,成了一个决定性的问题,于是有了弹射型起飞方式。弹射型起飞方式很好的解决这个问题。其原理通俗的讲就是在弹射器的强力推动下,缩短起飞时间和滑行距离,加上此时舰载机的油门开到最大。两者同时操作,从而达到在还没离开航母之前就实现起飞。

飞机在起飞之前将油门加到最大,才能在起飞时达到最大功率,维持起飞推力,缩短起飞时间。有人疑问,油门加到这么大,飞机为什么不会动?道理很简单,后轮的前面有一个挡板,其作用就是为了挡住飞机。也有专家认为,这和赛车起跑前的轰油门不放手刹是一个道理,小编不太懂赛车,就不敢妄下结论了。

操作弹射起飞的时候,需要多个岗位同时合作,比如挡板装置好了以后指挥员给飞行员指令后才可以启动飞机引擎,也要飞行员给出来准确的指示之后才可以操作弹射起飞,否则不论哪一个过程中出现小差错,造成的后果都是不堪设想的。飞行员和指挥员都是经过多年严格训练,并且长时间的配合练习才能达到这样的效果。看似轻松的操作,其实都是十年磨一剑的结果。

航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

在弹射起飞时,飞机的发动机是满油门开启的,但是这时飞机是不动的,因为前轮的弹射制动器挡住了,蒸汽弹射器还没有调到可以起飞的功率。

飞机之所以在弹射前加满油门,是因为需要在弹射出航母的瞬间,提供足以维持飞机上升的推力,不仅仅是弹射起飞,就连辽宁舰也是这样,在起飞点是有挡板(也叫弹射器)挡住后轮,飞机发动机的油门加到最大功率,放下后轮的挡板,所以飞机翼最大功率起飞,可以缩小起飞距离,尽快达到起飞速度。

初中的物理就可以解释了,加速度a=推力F(暂且不论摩擦力)/飞机质量,推力越大,加速度越大,飞机起飞的速度也就越大。

航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

看下图,图中我用红圈圈起来的就是在弹射起飞的时候用来“拉住”飞机的,这玩意叫做限位杆(Holdback bar)或者是引导和定位限位器,目的就是给战机起到“起飞前的限位制动作用”,因为战机在弹射起飞前,是要经过严格检查的,而在这个检查的过程中又不能使用刹车制动(就算是使用刹车也顶不住弹射力和发动机推力),所以,就必须要有一个装置来给飞机起到固定作用,防止战机在解除刹车的情况下出现位移,这种在弹射起飞前用来固定飞机的装置就叫做引导和定位限位器!

▲限位杆(引导和定位限位器)

在战机的弹射起飞中,这个定位杆是必不可少的(滑跃起飞则是使用轮挡),因为战机想要起飞就必须要有一个最小的临界推力,这个临界推力能在战机脱离航母前使其达到足够起飞的速度,而临界推力又由发动机推力和弹射器的弹力共同组成,也就是这两个力的合力,这个合力不是瞬间能达到的,中间有一个从小到大的过程,在这个过程中,如果没有东西固定战机的话,那么战斗机自身就会出现位移,所以,此时限位杆的作用就体现出来了,有这玩意在后面拉住战机,就不用担心战机在达到临界推力前会被推出去了,至于战机自身的刹车系统,扛不住的,推力太大了,就算扛得住,也没必要造成刹车损耗!

▲限位杆结构图

那么,这个限位杆是怎么工作的呢?在战机要起飞的时候怎么脱离飞机?看上图,是限位杆的各部分结构组成,再看图中的序号5:Tension Bar,这个东西叫做“定力拉断栓”,是干什么用的呢?它的作用就是:在达到一定拉力的时候会主动断开。其实从名字我们也能大概猜出来,“定力拉断”嘛,受到一定的力的作用就拉断,所以,这个“定力拉断栓”就是在发动机推力和弹射器拉力和合力达到可以起飞的临界推力的时候自己断开,让飞机可以弹射出去,并且这个定力拉断栓是可以重复多次使用的!

▲制动轮挡

上面说到的限位杆是在战机弹射起飞的时候才会用到的,如果是滑跃起飞,则没有这个东西,而是使用制动轮挡,如上图所示,图中是正在准备滑跃起飞的俄罗斯海军苏-33舰载机,下面我用红圈圈住的就是航母上的制动轮挡,这个制动轮挡作用跟弹射起飞时的限位杆差不多,也是在战机达到能够起飞的临界推力之前固定住战机,使其不会出现位移!

航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

首先舰载机不是弹射瞬间才开启加力燃烧室的,舰载机进入起飞位,并升起轮挡,挡焰板,挂上弹射器的时候发动机就开始开加力了。

舰载机在起飞的时候没有直接滑出去的原因很好理解

当然不是刹车,刹车效果再好也刹不住

在舰载机起飞位置的后轮部位会有一个后轮止动轮挡,锁定后轮,防止飞机滑出去

如上图,可以看到在j15战斗机的后轮前部有一个竖起的挡板,挡住舰载机后轮。

轮挡是怎么起作用的就不用说了吧,一目了然的。

要是没有这东西大家可以问一下刹车没刹住遛下悬崖的老司机们的心理阴影面积辽宁舰止动轮挡特写。在舰载机起飞准备完毕后轮挡会由操作员手工操作将轮挡放平。

在轮挡放下后舰载机飞行员要做的就是深吸一口气,抓稳操纵杆,对准船头起飞了

库兹涅佐夫号航母轮挡特写

美国的没找到,但是应该也是用轮挡的实在不行上面这个也行

航母弹射起飞,在弹射瞬间油门加到最大为什么不会动,是飞机踩了刹车还是有东西挡住?

根据问题的描述来看题主是不知道航母上有限位器。

首先对于美国以及法国这样有弹射器的航母要回答这个问题就相当简单了,战机会首先开一点点油门滑跑到蒸汽弹射器的位置,然后由飞行甲板上的调度人员协助将弹射器和飞机起落架做连接,在滑轨上的定位器会首先让战机被相对固定,再扯着战机的起落架拼命跑。

飞机将油门推到最大是为了弹射结束的时候,已经有足够速度的飞机有足够的推力不至于在飞出航母甲板之后下落太多。有弹射器的航母舰载机在弹射过后战机一般会有几米甚至十几米的下落距离,这段距离给飞行员带来了极大的心理压力如同会掉进海里一样。

而对于中俄采用的滑跃式起飞,战机起飞所需的速度和动力全部都来自于发动机。在起飞之前中俄的舰载机飞行员会在挡焰板升起之后将油门推到最大,在快要接到起飞信号的时候甚至会开启加力。这样才能够保证舰载机在只有一百米左右的起飞甲板加速后能有足够的速度,不至于掉到海里。而滑跃起飞诶的舰载机在进入上翘甲板时会感觉撞向一堵墙,飞行员也会产生不小的心理压力,这方面两种起飞方式都有不足。

中俄航母的舰载战斗机在起飞之前会被甲板上几个小的限位器挡住轮胎,这个时候采用滑跃起飞的战斗机可以放心大胆的开油门和加力。让发动机功率升到最高,这样战机才能够在短的距离内获得最多的加速度。相比起弹射器起飞,滑跃起飞的舰载战斗机起落架的门槛更高。

(J15起飞准备)

所以中国J15舰载机一开始就能够带弹起降,而美国舰载机在相当长的一段时间降落的时候需要把没发射的导弹或者副油箱扔掉,因为挂载的重量和距离很可能使得舰载机降落过程中挂载物脱离挂架或者和甲板碰撞。而因为滑跃起飞的限位器不止一个,对舰载机三个起落架都有要求,这样从侧面起到了要求舰载机起落架性能必须过关的效果。

(J15主起落架处的限位器)

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