專利名稱：航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及航空母艦的構(gòu)造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航空母艦作為一種超級主戰(zhàn)武器平臺，威力主要在于其搭載的眾多艦載機(jī)從位于大洋中的航空母艦艦上起降，控制廣大海域，進(jìn)能夠攻擊方圓數(shù)萬平方公里海域內(nèi)的目標(biāo)， 守能夠防御來自同樣廣大海域內(nèi)的各種武器的攻擊。故航空母艦艦載機(jī)武器系統(tǒng)形成戰(zhàn)斗力的重要前提和關(guān)鍵技術(shù)之一，是艦載機(jī)在航空母艦艦上成功起降。以下分別對現(xiàn)有技術(shù)中艦載機(jī)的起飛、降落和綜合三個階段進(jìn)行描述A、起飛階段通常，與飛機(jī)陸基起飛相關(guān)的三個基本參數(shù)是1).推重比、2).滑跑距離、3).最小安全離地速度。即飛機(jī)起飛時以其推重比(飛機(jī)發(fā)動機(jī)推力對飛機(jī)重量之比)產(chǎn)生的加速度，加速滑跑完一定滑跑距離(通常遠(yuǎn)大于航空母艦甲板長度)后，達(dá)到最小安全離地速度，當(dāng)達(dá)到前述速度，飛機(jī)的升力等于飛機(jī)的重量，繼而升空。飛機(jī)的升力公式記為Y=-^-Cy PV2SY為升力(單位N)Cy為升力系數(shù)P為空氣密度(單位kg/m3)υ為飛機(jī)的速度(單位m/s)S為飛機(jī)機(jī)翼面積(單位m2)故飛機(jī)的升力與速度的平方成正比。如果飛機(jī)起飛時加速滑跑短于上述距離，尚未達(dá)到最小安全離地速度，飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力尚小于飛機(jī)的自重，就飛不起來。在航空母艦有限的飛行甲板長度內(nèi)，世界各國海軍航空母艦艦載機(jī)起飛方式主要有垂直起飛(即垂直/短距滑跑起飛)、滑躍起飛(或稱滑翹起飛)，和彈射起飛(例如蒸汽彈射、電磁彈射起飛)。I、垂直起飛垂直起飛是利用艦載機(jī)發(fā)動機(jī)的推力矢量控制產(chǎn)生垂直向上推力，實現(xiàn)起飛。由于垂直起飛是在艦載機(jī)相對靜止或相當(dāng)?shù)退俚那闆r下，依靠艦載機(jī)自身發(fā)動機(jī)的動力將飛機(jī)垂直向上推升，起飛須消耗大量機(jī)載燃油，因此適合這種起飛方式的飛機(jī)機(jī)型小、荷載小，航程短，目前這種起飛方式已很少使用。2、滑躍起飛滑躍起飛是艦載機(jī)僅依靠自身動力首先在航空母艦飛行甲板跑道上加速滑跑，后經(jīng)航空母艦前段的上翹甲板，躍入空中，離艦起飛。其原理是把甲板上翹角(5° 15° ) 視為拋射角，艦載機(jī)滑跑離艦時雖然尚未達(dá)到起飛速度，但在離艦后向前上方?jīng)_出作斜拋運動，增加了滯空時間(相當(dāng)于延長了跑道)，艦載機(jī)得以繼續(xù)加速到起飛速度。但以此方式所增加的滯空時間相當(dāng)有限，戰(zhàn)機(jī)通常只能半荷載起飛，起飛時發(fā)動機(jī)處于加力狀態(tài)，因此縮短飛機(jī)壽命，戰(zhàn)機(jī)單純?yōu)榱藢崿F(xiàn)滑躍起飛提高升力需做某些結(jié)構(gòu)加重，如加大機(jī)翼面積，而其他各種固定翼戰(zhàn)術(shù)支援機(jī)，例如預(yù)警機(jī)、電子偵察機(jī)、反潛機(jī)、空中加油機(jī)等不能起飛。俄羅斯、英國、意大利、西班牙和印度等國的航空母艦，由于技術(shù)限制尚無過關(guān)的蒸汽彈射器，只能采用滑躍起飛。滑躍起飛的起飛重量及起飛效率不如彈射起飛。其作戰(zhàn)效率不如蒸汽彈射器。3、彈射起飛艦載機(jī)除用自身動力外，還需利用彈射器施加外力，在艦上加速滑跑約百米，離艦時達(dá)到最小安全離地速度，然后靠自身動力爬升起飛。目前主要指蒸汽彈射起飛，而電磁彈射起飛處于研發(fā)中。蒸汽彈射器問世于1950年8月，原型是英國海軍航空兵預(yù)備隊司令米切爾研制的。在工作原理上，蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道上的滑塊，把與之相連的艦載機(jī)彈射出去。時至今日，只有美國全面掌握了蒸汽彈射器技術(shù)，如美國大型航空母艦上的C-13-1型蒸汽彈射器沖程達(dá)到94. 6米，可將36. 3噸重的艦載機(jī)以185節(jié)(即339千米/小時)的高速彈射出去，能夠滿足F-14、F-18戰(zhàn)斗機(jī)和E-2預(yù)警機(jī)等起飛要求。但是，蒸汽彈射器存在如下的主要缺點(I)所需彈射力大、作功多。所需彈力大因為艦載機(jī)被彈射時停止在起飛線上，為使其從靜止達(dá)到高速，彈射器需施力高達(dá)幾百噸；作功多因為大彈射力乘以長做功的路程 (ff = F*S)，彈射器需繼續(xù)推動艦載機(jī)加速滑跑約100米沖程。(2)彈射器結(jié)構(gòu)龐大，大到長約100米(整個沖程范圍)，占據(jù)了很大航空母艦艦體空間。(3)飛行員于彈射起飛瞬間因高過載(如5. SG)引起發(fā)懵和非常不舒服。(4)能耗高。蒸汽彈射器一次彈射作業(yè)通常要消耗614千克蒸汽。彈射一架中型戰(zhàn)斗機(jī)，大約要消耗一噸半到兩噸淡水。將其燒成蒸汽也必須耗費較大量的能源。(5)消耗淡水多，就需要更大型的自制淡水裝置、水箱、蒸汽儲氣罐和彈射器管路倉等，需占用更大空間。(6)這種密封要求嚴(yán)、加工精度高、建造技術(shù)難度大、造價高的彈射器自身設(shè)備和輔助裝置，占據(jù)著浩大空間，不僅平時維護(hù)使用較難，戰(zhàn)時這個大體積的脆弱部分，易受損且難以修復(fù)。此外，蒸汽彈射器效率低，一般在4% -6%之間；平均無臨界故障間隔為405個周期，每彈射3000-3200次需海上停飛檢修或返港檢修。由于蒸汽彈射器效率低，于是美國海軍從1982年開始進(jìn)行電磁彈射系統(tǒng)的技術(shù)研究。上世紀(jì)90年代末，美國海軍決定在新一代的CVN 21 (即福特級)航空母艦上采用電磁彈射器。2009年9月，電磁彈射器項目開始進(jìn)入系統(tǒng)功能演示驗證階段。2010年12月， 電磁彈射器首次成功進(jìn)行了 F/A-18E艦載戰(zhàn)斗機(jī)的彈射起飛試驗。預(yù)計“福特”號航空母艦將在2015年9月交付美國海軍。在美國航空母艦上使用多年的蒸汽彈射器將退出歷史舞臺。電磁彈射器的效率大為提高(約60% )。電磁彈射系統(tǒng)的維修人員比蒸汽彈射系統(tǒng)減少了 30%。電磁彈射器相對于蒸汽彈射器有優(yōu)勢，但仍然存在如下缺陷[0031](I)所需彈射力大、做功多。因為彈射器施力于靜止在起飛線上的艦載機(jī)，使之達(dá)到高速，所需彈射力大；作功多因為彈射力大且做功的路程長(w = F*S)，彈射器需繼續(xù)推動艦載機(jī)加速滑跑約100米沖程。(2)彈射器結(jié)構(gòu)龐大。需約百米長的直線感應(yīng)電動機(jī)(約百米長水平彈射沖程)， 大功率電力控制設(shè)備，強(qiáng)迫儲能裝置和電力電子變換系統(tǒng)等4部分，結(jié)構(gòu)仍然頗為復(fù)雜。占據(jù)了很大航空母艦艦體空間和噸位。(3)能耗高。一次電磁彈射起飛電能的消耗仍相當(dāng)大(122兆焦)。(4)研制經(jīng)費昂貴。美國正在施工的“布什”號航空母艦，不但造價高昂，而且體積過于龐大，戰(zhàn)時受到攻擊的機(jī)率隨之增大，易受損傷而難于修復(fù)。4、滑車起飛本申請人還曾提出一種滑車起飛方式，并已獲得實用新型專利授權(quán)。其技術(shù)方案是以裝有發(fā)動機(jī)的滑車承載著艦載機(jī)在航空母艦甲板軌道上加速滑跑，并將艦載機(jī)拋射升空。其基本原理是，對比艦載機(jī)本身，如果上述車一機(jī)聯(lián)合體推力增大的比例大于質(zhì)量增大的比例，在甲板上滑跑時的加速度就增大，離艦前滑跑完一定距離時的末速度(離艦速度) 就增大。但技術(shù)方案中對滑車機(jī)構(gòu)未作具體描述，難免對工程技術(shù)的實施帶來各種不確定性和難度；特別是對車載發(fā)動機(jī)未作具體限定，在實施例理論依據(jù)討論中曾以航空發(fā)動機(jī)為例，而專用航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)有較大難度，且重量重、體積大，與滑車、艦載機(jī)的適配，和在艦艏的制動，成為工程技術(shù)化應(yīng)用的難點。B、降落階段I、現(xiàn)行航空母艦艦載機(jī)降落技術(shù)通常，陸基飛機(jī)降落經(jīng)過五個階段(I)下滑；(2)拉平(機(jī)輪離地2米時收油門至怠速，減少下滑角，在O. 5米高度時退出下滑狀態(tài)；(3)平飛減速(最低平飛速度)；(4)飄落觸地(此時飛機(jī)速度減低到升力不足以平衡飛機(jī)重量)；(5)著陸滑跑(在機(jī)輪摩擦力， 空氣阻力等作用下剎車減速至停)。而艦載機(jī)降落(不論起飛采用彈射或滑躍)則是下滑直接鉤掛艦上阻攔索(并不經(jīng)過上述平飛，減速等階段)。阻攔索設(shè)置在航空母艦斜角甲板上，共3根或4根，第一根距艦尾55-60米，然后每6米或14米設(shè)置一根。阻攔索的高度距甲板表面5-20厘米或30-50厘米。艦載機(jī)從正在快速前駛的航空母艦的右后上方下滑， 以機(jī)尾尾鉤鉤掛阻攔索，在甲板滑跑100米以內(nèi)制動至停。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，航空母艦艦載機(jī) 80%的事故率不是出現(xiàn)在空中，而是在降落著艦過程中發(fā)生的。造成航空母艦艦載機(jī)降落著艦過程復(fù)雜，困難和風(fēng)險，有如下主要原因I)甲板跑道短。航空母艦艦長有限，可供艦載機(jī)降落的區(qū)段更有限。而航空母艦降落區(qū)的長度與艦載機(jī)降落安全性相關(guān)。2)著艦速度高。以現(xiàn)有技術(shù)直接下滑著艦時，非但不能收油門減速，反而要適時加力，以備如果鉤掛不到阻攔索，立即復(fù)飛(艦載機(jī)飛行訓(xùn)練統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在安全著艦，復(fù)飛，逃逸，撞艦四種狀況中，復(fù)飛概率最大，為40% -50% )03)預(yù)定著艦點精度要求高。對于著艦點精度，縱向，橫向，高度誤差都不能大，否則可能鉤掛不到阻攔索，或撞在艦尾或右側(cè)艦橋…，而艦載機(jī)卻需在高速下滑中完成“命中” 運動中的航空母艦甲板上的著艦部位。4)下滑角掌控。一般情況下以3 3. 5° (3. 5 4° )下滑角為佳。過大過小不僅攸關(guān)“命中甲板的概率”，而且過大一著艦沖擊力增大，過小一滑行距離延長。而艦載機(jī)的下滑軌跡總會和正確的下滑線有一定的偏離，往往會呈現(xiàn)出忽高忽低的曲線變化。5)與跑道中心線對中。從某種意義上說，對中比下滑角還要重要。因為航空母艦的跑道很窄，偏右一可能撞到航空母艦上層建筑(艦橋)，偏左一可能撞到停機(jī)坪的其他飛機(jī)。故艦載機(jī)著艦階段應(yīng)飛行(下滑)在降落跑道中心線所在的垂直平面內(nèi)。而用于降落的斜角甲板跑道的中心線與航空母艦前進(jìn)方向并不一致，呈一個6 13°角(即斜角甲板與航空母艦縱軸呈角6 13° )。這種設(shè)計旨在使艦載機(jī)著艦后滑跑避開艦前待起飛的艦載機(jī)，但也因此難為了下滑降落中的艦載機(jī)。要從后方追趕航空母艦，與航空母艦同向，高速向前，就不能飛行(下滑)在與航空母艦前進(jìn)方向呈6 13°角的斜角甲板跑道中心線所在的垂直平面內(nèi)；剛要沿與航空母艦縱軸呈6 13°角的方向斜行，通過斜角甲板跑道中心線的垂直平面內(nèi)已向右前方平行移動。難怪美國飛行員總是抱怨斜角甲板在“躲避”降落的飛機(jī)。2、現(xiàn)行航空母艦艦載機(jī)垂直降落技術(shù)與起飛技術(shù)領(lǐng)域相似，降落方面也有垂直降落技術(shù)。這一技術(shù)始于上世紀(jì)七十年代英國鷂式飛機(jī)面世，限于海鷂、雅克-38等機(jī)型，已用得較少。最近美國F-35垂直降落試飛成功，據(jù)報道主要用于海軍陸戰(zhàn)隊，戰(zhàn)時可能面臨僅有狹小地面可供降落的特殊情況；而 F-35的空軍型還是陸基機(jī)場滑跑起降，海軍型在航空母艦上還是彈射起飛、斜角甲板-阻攔索降落著艦為主。因為垂直降落時，飛機(jī)沒有水平速度，利用不上機(jī)翼升力；需采用矢量推進(jìn)技術(shù)產(chǎn)生巨大的、垂直向上的力“烘托”著飛機(jī)在空中“懸?！本徑担┝υ礊榕炤d機(jī)本身的動力；需消耗大量機(jī)載燃油。本來歷經(jīng)垂直起飛消耗，機(jī)載燃油已欠充分，還需預(yù)留大量余油備降，飛機(jī)攜彈量和航程必然受限。且其他艦載攻擊機(jī)，預(yù)警機(jī)等支援飛機(jī)是不會采用矢量推進(jìn)技術(shù)的，不宜垂直起降。所以垂直起降技術(shù)尚不能緩解航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)面臨的問題。3、關(guān)于“全天候電子助降系統(tǒng)”美國人從“阿波羅”登月計劃的實施中，實用新型研究了一系列尖端科技，精度雷達(dá)技術(shù)，電子計算機(jī)技術(shù)，遙測導(dǎo)航技術(shù)，微波通訊技術(shù)和微電子技術(shù)等得到飛躍發(fā)展。美國人應(yīng)用到航空母艦上研制了“全天候電子助降系統(tǒng)”。指令艦載機(jī)的自動駕駛儀自動修正誤差從而準(zhǔn)確著艦。但是，從上世紀(jì)七十年代，“全天候電子助降系統(tǒng)”實用新型后的幾十年中，美國航空母艦艦載機(jī)在很大程度上仍然依靠對飛行員的訓(xùn)練來保證降落安全性；艦載機(jī)著艦的關(guān)鍵時刻還是以飛行員結(jié)合光學(xué)助降裝置的操縱為主，就重要性而言，菲涅耳透鏡光學(xué)助降裝置一類的設(shè)備在艦載機(jī)下滑著艦時所起到的作用要比雷達(dá)大得多；人工引導(dǎo)一直是保證艦載機(jī)安全降落的重要手段；下滑軌跡的盡頭的調(diào)整上還得由飛行員依靠自己的經(jīng)驗和艦上著艦引導(dǎo)員的指揮；視覺導(dǎo)航仍被認(rèn)為好處是成本低，自主性強(qiáng)，導(dǎo)航參數(shù)的獲得不依賴外部設(shè)備，抗干擾能力強(qiáng)，利于自主降落；正因為如此美國第二代艦載機(jī)中的一些攻擊機(jī)和支援飛機(jī)尚沒有安裝這套助降設(shè)備。這可能與戰(zhàn)時有電磁靜默的需要、可能發(fā)生電磁干擾、電子戰(zhàn)等有關(guān)。更與計算中心所需參數(shù)測量、采集和處理的難度、精度有關(guān)航空母艦在動，艦載機(jī)也在動，兩者之間還存在復(fù)雜相對運動，海上又缺乏地標(biāo)，導(dǎo)致所需飛行數(shù)據(jù)采集不全面且精度不夠，數(shù)據(jù)處理也難。所以航空母艦艦載機(jī)降落技術(shù)從運動學(xué)角度的改進(jìn)、簡化、優(yōu)化，其意義不限于降落操作的需要，更為全天候電子助降系統(tǒng)參數(shù)測量、采集、處理的易化、精確所必需，可謂建立更可靠全天候電子助降系統(tǒng)的前提。4、可伸出航空母艦艦體外的艦載機(jī)跑道申請人:曾提出一種可伸出航空母艦艦體外的艦載機(jī)跑道方案，已申請實用新型專利，其中向艦體的側(cè)后或后端滑動伸出的艦載機(jī)跑道可用于艦載機(jī)降落著艦。但方案中所述伸出航空母艦艦體外的艦載機(jī)跑道與海面基本保持水平，航空母艦飛行甲板高出海面二十米左右，使伸出艦外的跑道由浮船及若干個臨時漂浮物支撐到如此高度有相當(dāng)技術(shù)難度；而且使其保持水平狀態(tài)也未必對降落著艦最為有利；加之方案中伸出艦外甲板跑道對航空母艦在海上的縱搖、橫搖及海浪影響完善的減搖防范措施、其他助降、制動機(jī)制的配合缺乏具體描述等。C、綜合方面1910年美國飛行員E.B.伊利首次駕機(jī)從戰(zhàn)艦起飛，1911年又首次駕機(jī)在戰(zhàn)艦降落，掀開了航空母艦艦載機(jī)起降一百年的歷史。他不幸在一次著艦事故中機(jī)毀人亡，導(dǎo)致艦載機(jī)曾一度改在附近海面降落。不久，各國海軍開始嘗試在航空母艦前后設(shè)兩段式甲板，分別用于起降。為防止艦載機(jī)著艦時撞上在航空母艦中央的上層建筑，英國海軍率先把它移到艦的一側(cè)，成為直通式甲板。為避免艦載機(jī)從后段甲板著艦后滑跑時撞上前段甲板待起飛的艦載機(jī)，上世紀(jì)50年代一位英國海軍上?？窢柼岢隽诵苯羌装逶O(shè)想，沿用至今。當(dāng)前各國重、中型航空母艦普遍采用斜直兩段式飛行甲板，其中直甲板設(shè)在艦前部，用于起飛；斜角甲板位于艦后部，在上層建筑和直甲板左側(cè)，其中心線與航空母艦前進(jìn)方向夾 6° 13°角(即斜角甲板與航空母艦縱軸夾角6° 13° )，用于降落。作為航空母艦起降系統(tǒng)海上平臺的飛行甲板，不言而喻最根本的問題是長度短，當(dāng)然也有如下所述布局和實用性問題。I、飛行甲板長度短。對于現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)正常起降，即便最大航空母艦長300米左右的飛行甲板，也太短。按照現(xiàn)行技術(shù)加長飛行甲板不得已的辦法是，放大航空母艦的排水量，而伴之以造價上升和行駛、停泊的不便。這顯然是一把雙刃劍。在航空母艦的噸位增加到10萬噸左右后，幾十年來“舉步不前”，到了拐點，噸位再增加，就弊大于利。2、艦載機(jī)降落時，難以對航空母艦斜角甲板跑道中心線對中。當(dāng)艦載機(jī)從航空母艦后方同向飛近正在行駛的航空母艦時，艦載機(jī)的飛行方向與降落跑道中心線所在的垂直平面夾角6° 13° ;當(dāng)艦載機(jī)從航空母艦右后方與航空母艦前進(jìn)方向夾6° 13°角斜行時，這個斜角甲板降落跑道中心線所在的垂直平面已隨航空母艦前進(jìn)而右移，誠如美國飛行員總是抱怨斜角甲板在“躲避”降落的飛機(jī)。在這個斜角甲板跑道中心線所在的垂直平面內(nèi)飛行、下滑著艦，并非易事。因此美國在未來航空母艦設(shè)計方案中出現(xiàn)了平行航空母艦軸線，把降落甲板設(shè)計在航空母艦左舷的設(shè)計，只是由于甲板寬度受到限制和舷側(cè)甲板處風(fēng)浪“升降”幅度較大而一直沒有得到采用。3、艦載機(jī)降落時，直接下滑“摔撞”式著艦，亦與在航空母艦斜角甲板跑道降落有關(guān)。陸基飛機(jī)降落著陸分為五個階段下滑，拉平，平飛減速，飄落著地和滑行至停。這樣著陸過程比較平緩，飛行員決策判斷比較方便和可以減小對飛機(jī)抗沖擊性能的要求等。英國航空專家也曾認(rèn)為，艦載機(jī)“在先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)的控制下，采用精確的拉平方式著艦， 而不是慣常“摔撞”式著艦…”。艦載機(jī)直接下滑“摔撞”式著艦，這樣設(shè)計主要考慮航空母艦是一個運動的降落平臺，降落跑道走向又與航空母艦運動方向不同(具有一定夾角)，如果艦載機(jī)降落下滑軌跡也包括拉平、平飛減速、“飄落著地”等階段，艦載機(jī)跟蹤的理想軌跡將是很復(fù)雜的曲線，同時也要求控制系統(tǒng)有更高的操控能力，這很難實現(xiàn)。4、航空母艦后段甲板利用率不高。航空母艦斜角甲板位于艦后部，用于降落。阻攔索設(shè)置在航空母艦斜角甲板上，共4根(或3根)，第一道距艦尾55-60米，然后每14米 (或6米)設(shè)置一根。為了防止艦載機(jī)著艦時高度低而撞上艦艉，艦載機(jī)預(yù)計著艦點通常在鉤掛第二(甚至第三)道阻攔索，即艦載機(jī)的機(jī)輪觸及甲板的位置大都在離艦艉70多米處，加上阻攔制動所需的制動距離100米左右，這樣降落甲板的長度必須超過190米，再加上阻攔制動結(jié)束后飛機(jī)離開降落區(qū)的回旋半徑，總長度就超過了 200多米，其中有70多米基本空置未用。如果艦載機(jī)機(jī)輪從艦艉就能觸及甲板，才可提高甲板長度的可用性。5、航空母艦前段甲板利用率不高。航空母艦長300米左右，如上所述，用于降落的斜角甲板從后向前就占了 200多米(“尼米茲”級的降落區(qū)長度甚至增加到256米左右)， 航空母艦前段用于起飛的甲板所余不多。通常起飛跑道長也就只能長100米左右。起飛滑跑類似于一種勻加速運動，起飛跑道長一些，對提高離艦速度有顯著意義。如果能把航空母艦艦艉、后段甲板更有效地利用，使艦載機(jī)降落著艦后在距艦艉100米以內(nèi)制動至停，空出多一些艦前甲板，則可適當(dāng)增長艦載機(jī)起飛滑跑距離，并有利于其他甲板作業(yè)。6、在航空母艦發(fā)展史上，如上述在噸位增大到10萬噸級所謂大型航空母艦，似乎到了排水量的拐點，軍事家門又在反思超小型航空母艦，即所謂“袖珍航空母艦”的可能性。 能“發(fā)射”戰(zhàn)機(jī)(與發(fā)射導(dǎo)彈比軍事意義不同)，艦體又小、隱身性好、機(jī)動靈活、艦速快、造價低，這顯然是一種很誘人、或者說很有前瞻性的設(shè)想。問題也是飛行甲板不夠長。如果要增長甲板長度，按現(xiàn)行技術(shù)就要增加排水量，如何“袖珍”是一個問題。

實用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)。為更好地理解本實用新型要解決的技術(shù)問題，分別從起飛、降落和綜合三方面予以描述A、起飛方面本實用新型描述的三種現(xiàn)有起飛技術(shù)，各有所長，各有所短。其中，所述垂直起飛，施力方向向上，符合起飛升空的直接目的，是對頭的，其長處簡言之“向上的施力方向”;但其存在的嚴(yán)重問題是起飛時基本借用不上飛機(jī)機(jī)翼的升力，又無其他外力相助，全靠飛機(jī)自身動力克服自身重量，起飛時消耗大量機(jī)載燃油，勢必導(dǎo)致機(jī)型小、荷彈少、航程短、戰(zhàn)斗力弱，其短處簡言之“起飛消耗大量機(jī)載燃油”。所述滑躍起飛，飛機(jī)離艦時向前上方斜拋航跡躍入空中，增加了飛機(jī)滯空繼續(xù)加速的時間，其長處簡言之“向前上方躍入空中”;但起飛亦無外力相助，全靠飛機(jī)自身動力沖上五、六十米長的航空母艦前段上坡甲板跑道，離艦速度受到一定的負(fù)面影響，而且滑躍起飛適用的斜坡甲板上翹角5 15°，并非物理學(xué)中可從斜拋運動獲得較長滯空時間的拋射角，總之獲得的滯空繼續(xù)加速的時間較短，戰(zhàn)機(jī)只能半荷載起飛，預(yù)警機(jī)等不能起飛，其短處簡言之“無外力相助滯空時間較短”。所述彈射起飛，起飛受到航空母艦艦上施與的外力相助，可以起飛各種艦載機(jī)，優(yōu)勢明顯，其長處簡言之“施與外力相助”;但由于外力施加在飛機(jī)靜止于起飛線時，然后作用于整個約百米的沖程，施力于水平方向，間接地通過水平加速來提高機(jī)翼產(chǎn)生垂直向上的升力，所需外力非常大(大到幾百噸)，外力作用路程長(百米沖程)，做功多，能耗高，裝置龐大、占用航空母艦很多噸位和空間、戰(zhàn)時易損傷，其短處簡言之“所需外力大、做功多、裝置龐大”。因此，在起飛方面本實用新型要解決的技術(shù)問題是，構(gòu)成一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的新起飛技術(shù)，使用這種新起飛技術(shù)能夠發(fā)揚上述三種現(xiàn)有起飛技術(shù)各自之所長。 分別是(1) “向上的施力方向”，(2) “向前上方躍入空中”，(3) “施與外力相助”;同時又能避免上述三種現(xiàn)有起飛技術(shù)各自之所短，分別是(I) “起飛消耗大量機(jī)載燃油”，(2) “無外力相助且滯空繼續(xù)加速時間較短”，和(3)“所需外力過大、做功多、裝置龐大”。此外，發(fā)展、 改進(jìn)滑車起飛技術(shù)，作為新起飛技術(shù)的輔助部分。B、降落方面本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，在降落方面提供一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的新降落技術(shù)，從而使航空母艦可供艦載機(jī)降落的區(qū)段有所延長，但對航空母艦排水量、 正常行駛和停泊并無影響；明顯降低艦載機(jī)降落著艦速度；有利于艦載機(jī)“命中”預(yù)定著艦點；避免艦載機(jī)直接下滑著艦中下滑角掌控復(fù)雜性及其相關(guān)問題；有利于、易于艦載機(jī)降落著艦過程中對降落跑道中心線對中；對可向航空母艦艦體外伸出的艦載機(jī)跑道技術(shù)方案揚其所長，避其所短，改進(jìn)、優(yōu)化；從運動學(xué)角度的改進(jìn)、簡化、優(yōu)化航空母艦艦載機(jī)降落技術(shù)，以利于全天候電子助降系統(tǒng)參數(shù)測量、采集、處理的易化和精確；加強(qiáng)艦載機(jī)著艦后在航空母艦飛行甲板后段滑跑時的剎車作用，使之在盡短距離內(nèi)停下來。C、綜合方面本實用新型目的在于，從整體上綜合優(yōu)化航空母艦起降系統(tǒng)中起飛裝置和降落裝置的協(xié)調(diào)配合，以圖(I)加長航空母艦艦載機(jī)跑道實用長度，但不以放大航空母艦排水量、增加噸位和造價、行駛和停泊不便為代價。(2)使降落跑道中心線與航空母艦前進(jìn)方向平行，以利于艦載機(jī)降落著艦過程中對降落跑道中心線的對中操作。(3)改善航空母艦艦艉、艦后段降落區(qū)的可用性，并利于變下滑”摔撞”式著艦為拉平方式著艦。(4)簡化或免除龐大彈射機(jī)構(gòu)或滑翹甲板，改善航空母艦艦中飛行甲板作業(yè)。(5)改善、適當(dāng)擴(kuò)大艦前起飛區(qū)。(6)使“袖珍航空母艦”成為可能。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本實用新型提供了一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)，它包括設(shè)置在航空母艦上的艦載機(jī)起飛裝置和降落裝置；所述艦載機(jī)起飛裝置位于航空母艦飛行甲板前段，為與配備軌道導(dǎo)向器的軌道槽相延續(xù)的艦艏彈升甲板；所述艦載機(jī)降落裝置位于航空母艦飛行甲板后端，為與跑步機(jī)跑步帶式跑道相延續(xù)的艦艉后橋；所述艦艏彈升甲板為設(shè)置在航空母艦艦艏上的能夠向上彈升艦載機(jī)的跑道甲板；所述艦艏彈升甲板略長于艦載機(jī)前、后輪之間的距離，略寬于艦載機(jī)左、右輪之間的寬度；所述艦艏彈升甲板向上彈力來自電磁彈射力，或蒸汽彈射力，或其他液壓動力、氣壓動力、機(jī)械力；所述艦艏彈升甲板后端與所述軌道槽前端相延續(xù)；所述軌道槽位于從航空母艦艦載機(jī)起飛線到所述艦艏彈升甲板后端的艦載機(jī)起飛跑道甲板下面；所述軌道導(dǎo)向器適配于所述軌道槽中，有簡便導(dǎo)向器和助推導(dǎo)向器兩種形式；所述艦艉后橋由航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出，遠(yuǎn)端搭在一艘輔助艦船之上構(gòu)成；所述輔助艦船吃水線以上高度略低于航空母艦吃水線以上高度，使所述艦艉后橋橋面為一前高后低平緩坡道；航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出后在艦體上留下的空缺，由其下方的升降式甲板上升填補(bǔ)成為航空母艦后段甲板跑道； 所述升降式甲板后段一部分為所述跑步機(jī)跑步帶式跑道；從上方垂直向下俯視，所述艦艉后橋坡道中心線在所述航空母艦后段甲板跑道中心線和所述跑步機(jī)跑步帶式跑道中心線的延長線上，即所述艦艉后橋坡道中心線、所述跑步機(jī)跑步帶式跑道中心線和所述航空母艦后段甲板跑道中心線在同一垂直平面內(nèi)，所述垂直平面與航空母艦縱軸平行；所述跑步機(jī)跑步帶式跑道側(cè)視為一封閉環(huán)帶之上方部分，這一部分隨所述升降式甲板上升后，亦與所述航空母艦后段甲板跑道平齊；所述封閉環(huán)帶內(nèi)設(shè)有滾輪，可驅(qū)動封閉環(huán)帶上段與甲板跑道平齊的部分，即所述跑步機(jī)跑步帶式跑道，高速向后方運動；所述艦艉后橋坡道使航空母艦艦載機(jī)降落跑道向航空母艦艦后適度延長，航空母艦艦上降落區(qū)終止線設(shè)置在距航空母艦艦艉100米以內(nèi)，其前方的航空母艦起飛區(qū)得以擴(kuò)大，艦載機(jī)起飛跑道的數(shù)量和長度能夠相應(yīng)增多和/或延長。優(yōu)選地，所述艦艏彈升甲板在艦艏可設(shè)置多塊(比如4塊)，與之相對應(yīng)的所述軌道槽亦可有多條(比如4條)；每一塊所述艦艏彈升甲板對應(yīng)一條所述軌道槽，或一塊所述艦艏彈升甲板對應(yīng)兩條在艦艏會聚靠近的所述軌道槽；所述軌道槽的橫截面呈倒“T” 型，下寬上窄，所述軌道槽內(nèi)腔上方的空隙窄使整個甲板表面基本保持平整；所述軌道槽內(nèi)腔內(nèi)壁涂有潤滑劑；所述簡便導(dǎo)向器為一體積小巧的金屬框架結(jié)構(gòu)，其橫截面略小于所述軌道槽橫截面，亦呈倒“T”型；所述簡便導(dǎo)向器的上下左右與所述軌道槽內(nèi)腔內(nèi)壁相接觸的部位設(shè)有滑輪或滾珠，使所述簡便導(dǎo)向器既限位于所述軌道槽中，又可在其中由軌道槽導(dǎo)向前后自由滑動；所述簡便導(dǎo)向器上部露出甲板表面的部分為卡扣機(jī)關(guān)，艦載機(jī)在起飛線等待起飛時，所述卡扣機(jī)關(guān)與從艦載機(jī)的雙前輪起落架中部向下方伸出的連接桿活動連接，這種連接使艦載機(jī)加速滑跑時沿軌道槽導(dǎo)向徑直向前；所述助推導(dǎo)向器包括簡便導(dǎo)向器以及連接在所述簡便導(dǎo)向器后部的一個也適配于所述軌道槽中的桿狀結(jié)構(gòu)，其橫截面也略小于所述軌道槽橫截面，亦呈倒“T”型，其上下左右與所述軌道槽內(nèi)壁相接觸的部位亦設(shè)有滑輪或滾珠，使所述助推導(dǎo)向器既限位于所述軌道槽中，又可在其中由軌道槽導(dǎo)向前后自由滑動；所述桿狀結(jié)構(gòu)上部露出甲板表面的部分與結(jié)構(gòu)小巧的助推發(fā)動機(jī)相聯(lián)接，所述助推發(fā)動機(jī)為液氧一煤油液體火箭發(fā)動機(jī)；所述助推導(dǎo)向器前部上方露出甲板表面的部分亦為卡扣機(jī)關(guān)，艦載機(jī)在起飛線等待起飛時，所述卡扣機(jī)關(guān)與從艦載機(jī)的雙前輪起落架中部向前下方伸出的連接桿活動連接，這種連接使艦載機(jī)在飛機(jī)發(fā)動機(jī)和所述助推導(dǎo)向器助推發(fā)動機(jī)共同推動下加速滑跑時沿軌道槽導(dǎo)向徑直向前；所述軌道槽前段接近所述彈升甲板處設(shè)有所述軌道導(dǎo)向器的制動裝置，當(dāng)所述軌道導(dǎo)向器向前運動觸及所述制動裝置時， 所述卡扣機(jī)關(guān)與所述連接桿適時分離，所述軌道導(dǎo)向器制動，所述艦載機(jī)繼續(xù)滑跑到達(dá)所述艦艏彈升甲板之上；所述艦艏彈升甲板向上彈升艦載機(jī)的時間，從艦載機(jī)后輪滾上所述彈升甲板后端，到艦載機(jī)前輪滾到所述彈升甲板前緣(約幾十毫秒到幾百毫秒)，時間長短因艦載機(jī)不同而異；所述艦艏彈升甲板彈升運動方向為前上方(或上方，因航空母艦和艦載機(jī)此時均高速向前，其合向量的方向也為前上方)，且以適當(dāng)?shù)母┭鼋撬俣葟椛纬梢欢ㄉ下N角，即所述艦艏彈升甲板前端上升的高度略大于后端上升的高度；所述艦艏彈升甲板上彈運動的幅度從幾公分到幾米，因所彈艦載機(jī)不同而異；所述艦艏彈升甲板向上的彈力大于“重升差”，“重升差”即艦載機(jī)起飛重量與艦載機(jī)加速滑跑到所述艦艏彈升甲板上時已具有的升力之差，具體施力大小因各種艦載機(jī)不同而異；使艦載機(jī)得以較佳的上翹軌跡角、較高的離艦速度和較高的垂直向上分速度躍入空中，實現(xiàn)起飛。優(yōu)選地，在航空母艦艦體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出和收回的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在航空母艦艦體內(nèi)還設(shè)驅(qū)動所述升降式甲板適時上升和下降的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出后構(gòu)成所述艦艉后橋，使航空母艦甲板跑道向后有所延長；所述艦艉后橋近端被支撐在接近航空母艦艦艉的艦體上，其高度和平衡可被控制機(jī)構(gòu)適當(dāng)調(diào)節(jié)；所述艦艉后橋近端與航空母艦艦體之間有彈簧或液壓形式的緩沖減振器；所述艦艉后橋橋面坡道近端與所述跑步機(jī)跑步帶式跑道后端， 進(jìn)而與所述航空母艦后段甲板跑道相延續(xù)；所述艦艉后橋遠(yuǎn)端搭在所述輔助艦船上的支撐機(jī)構(gòu)之上；所述支撐機(jī)構(gòu)有多個支撐臂從下方支撐艦艉后橋坡道，所述支撐臂臂長的伸收受控制機(jī)構(gòu)操縱，以調(diào)節(jié)所述艦艉后橋坡道的相對平衡；所述艦艉后橋坡道上設(shè)有數(shù)道阻攔索；所述阻攔索為電磁制動裝置或其他制動過程平穩(wěn)、不會使阻攔索不均衡引起滑行偏差的制動裝置，可精確調(diào)節(jié)阻攔索兩頭的制動力大小，及時調(diào)整降落飛機(jī)滑行方向，使被制動的飛機(jī)準(zhǔn)確地沿著艦艉后橋坡道中心線滑行；所述艦艉后橋坡道用于作為航空母艦艦載機(jī)降落跑道，它從所述輔助艦船上方通達(dá)航空母艦艦上所述跑步機(jī)跑步帶式跑道以及所述航空母艦后段甲板跑道；所述跑步機(jī)跑步帶式跑道具有一定柔韌性，材質(zhì)結(jié)實、抗拉力佳， 表面與膠輪之間摩擦系數(shù)較大；所述各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力可來自航空母艦動力的一部分； 在所述輔助艦船和/或航空母艦艦艉適當(dāng)部位，裝置對海浪、艦船縱搖、橫搖等狀況的測量、傳感和反應(yīng)系統(tǒng)，測得的參數(shù)被輸入計算機(jī)中心，對所述艦艉后橋坡道可能受到的影響與其應(yīng)當(dāng)保持相對穩(wěn)定的位置進(jìn)行分析、比較，然后傳送信息到所述支撐機(jī)構(gòu)的終端設(shè)備內(nèi)，指令其自動升降、修正誤差，從而維持艦載機(jī)降落時所述艦艉后橋坡道相對穩(wěn)定；所述艦艉后橋坡道中心線、所述跑步機(jī)跑步帶式跑道中心線和所述航空母艦后段甲板跑道中心線以對比鮮明的顏色、熒光、燈光標(biāo)出；在所述航空母艦后段甲板跑道中心線適當(dāng)位置，設(shè)中心線標(biāo)桿；在所述輔助艦船和/或航空母艦適當(dāng)部位，裝置光學(xué)、雷達(dá)、電子助降指示系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述輔助艦船有自主動力，可支撐著所述艦艉后橋隨航空母艦行駛，并適時協(xié)助所述艦艉后橋伸出或收回；平時所述艦艉后橋收回，航空母艦和所述輔助艦船分開， 各自獨立行使、停泊；所述輔助艦船作為航空母艦編隊的成員之一，還可適當(dāng)兼負(fù)作戰(zhàn)、警衛(wèi)、供給等任務(wù)。優(yōu)選地，航空母艦飛行甲板降落區(qū)位于航空母艦后部，航空母艦上層建筑的左方； 航空母艦飛行甲板中段空出的區(qū)域，可適當(dāng)增加飛行甲板停機(jī)數(shù)量；航空母艦飛行甲板起飛區(qū)位于航空母艦前部；艦載機(jī)起飛跑道起飛線后方設(shè)有加固、增強(qiáng)的導(dǎo)流板，用于屏蔽、 防護(hù)飛機(jī)發(fā)動機(jī)和助推導(dǎo)向器助推發(fā)動機(jī)的噴氣、尾流。優(yōu)選地，應(yīng)用所述艦艉后橋坡道、所述跑步機(jī)跑步帶式跑道等，艦上降落區(qū)收限在距艦艉100米以內(nèi)，其前方起飛區(qū)保留常規(guī)約100米長起飛跑道條件下，可以建造艦長較
1短、排水量較小的“袖珍航空母艦”，仍然保留航空母艦艦載機(jī)海上移動平臺的功能。(三)有益效果A、與現(xiàn)行滑躍起飛技術(shù)相比I、與現(xiàn)行滑躍起飛技術(shù)相比，其優(yōu)越效果主要表現(xiàn)在I)以外力相助使艦載機(jī)離艦時獲得正的軌跡角、俯仰角速度。2)離艦速度大大提高。3)離艦軌跡角大小可調(diào)，當(dāng)需要時可以大于滑躍起飛斜坡甲板10 15°固定角度。4)離艦時垂直向上分速度較大。2、從經(jīng)典力學(xué)、運動學(xué)的角度分析來看，其優(yōu)越效果表現(xiàn)在從經(jīng)典力學(xué)、運動學(xué)的角度看，斜拋運動的滯空時間取決于其豎直向上分速度設(shè)為U和垂直下落的加速度設(shè)為
I。而豎直向上或垂直下落所用的時間設(shè)為T相等，滯空時間為2T。即滯空時間與豎直向上分速度U成正比，與垂直下落的加速度I成反比。其中U=ITT=UfL ...... (I)現(xiàn)將滑躍起飛技術(shù)與本實用新型起飛技術(shù)滯空時間長短作一對比分析為便于對比分析，同一種類型的艦載機(jī)分別按滑躍起飛技術(shù)和本實用新型技術(shù)，依靠自身動力在艦上滑跑路程長度相同，均為S ;然后分別從滑翹甲板和艦艏彈升甲板以相同正性軌跡角(均為α，為銳角)離艦；滑躍起飛離艦速度為Vh，從彈升甲板離艦速度為Vb;滑躍起飛離艦時豎直向上分速度為Uh，Uh = VhSina ;從彈升甲板離艦時豎直向上分速度為Ub, Ub = Vb Sina ;按滑躍起飛技術(shù)在艦上滑跑完上坡路程長S的末速度即為其離艦速度Vh ;按本實用新型技術(shù)在艦上滑跑完水平路程長S的速度為Vs，彈升甲板向上彈艦載機(jī)產(chǎn)生的速度為 Vt，從彈升甲板離艦速度Vb為Vs和Vt的向量和。因為兩者滑跑路程長度相同，按本實用新型S全程水平滑跑，而滑躍起飛S中包括五、六十米上坡，所以Vs > Vh……(2)因為Vb是Vs和Vt的向量和，當(dāng)彈升甲板彈升方向向前上方、上方，即Vs和Vt的夾角< 90°時，它們的向量和就大于這兩個向量中任何一個，所以Vb > Vs……(3)由公式⑵和(3)，推導(dǎo)得Vb > Vs > Vh故Vb > Vh ......(4)由公式(4)得到Vb Sina > Vh Sin a又由于Uh = VhSin a , Ub = Vb Sin a 得到 Ub > Uh …(5)在通常無其他外力作用的情況下，I = g，g為自由落體加速度；在上述艦載機(jī)(質(zhì)量M)以一定的軌跡角度(如a)、一定的速度V(因此具有一定的升力E)和一定的發(fā)動機(jī)推力F離艦時，艦載機(jī)還受到E產(chǎn)生的加速度(E/Μ)垂直向上的分量(E/M)C0Sa和發(fā)動機(jī)推力F產(chǎn)生的加速度(F/M)垂直向上的分量(F/M)Sina這兩個垂直向上的加速度所以I = g_ (E/M) COS a - (F/M) Sina ......(6)又因為E - V2 (飛機(jī)升力與速度的平方成正比)，所以可設(shè)E = kV2……(J)設(shè)Eh為艦載機(jī)滑躍起飛離艦時受到的升力，Eb為艦載機(jī)從彈升甲板離艦時受到的升力，由公式(7)得到公式(8)和(9)，即Eh = kVh2……(8)Eb = kVb2 ......(9)[0103]由公式(4)得到Eb > Eh ......(10)設(shè)Ih為上述艦載機(jī)滑躍起飛離艦時相關(guān)的I值(垂直下落的加速度)，Ib為上述艦載機(jī)從彈升甲板離艦時相關(guān)的I值(垂直下落的加速度)由公式(6)得到Ih = g- (Eh/M) COS a - (F/M) Sin α ......(11)由公式((6)得到Ib = g- (Eb/M) COS α - (F/M) Sin α ......(12)由公式(10)、(11)、(12)得到Ib < Ih ......(13)設(shè)2Th為上述艦載機(jī)滑躍起飛離艦后滯空時間，2Tb為上述艦機(jī)從彈升甲板離艦后滯空時間，由(1)得到Th = Uh/Ih ......(14)由(1)得到Tb = Ub/Ib ......(15)由公式(5)、(13)、(14)、(15)、得到Tb >> Th 并且 2Tb >> 2Th ......(16)綜上，艦載機(jī)從彈升甲板離艦后滯空時間大大長于滑躍起飛離艦后滯空時間。滯空時間的延長等于變相地增長了起飛跑道，可使艦載機(jī)增加起飛重量、達(dá)到更高起飛速度。需要指出的是，除了以上基礎(chǔ)分析以外，本實用新型還包括更多特有的技術(shù)手段， 保證、加強(qiáng)起飛效果，適應(yīng)各種艦載機(jī)起飛。比如1)本實用新型彈升甲板彈升軌跡角可調(diào)?；S起飛的正性軌跡角，是由巨大的滑躍甲板的上翹角決定，是固定的(設(shè)為α)。而艦艏彈升甲板彈送艦載機(jī)的角度靈活機(jī)動可控，隨需要設(shè)定。比如設(shè)為角β。在一定范圍內(nèi)(α < β)，β的適度加大，可以進(jìn)一步增加滯空時間。2)使用助推導(dǎo)向器，加大艦載機(jī)起飛滑跑的推重比和加速度，大幅提高從彈升甲板離艦速度和增加滯空時間。3)如前述起飛區(qū)擴(kuò)大、起飛跑道加長，也可成為提高艦載機(jī)從彈升甲板離艦速度和增加滯空時間的疊加因素之一。4)現(xiàn)行滑躍起飛技術(shù)，因沒有軌道導(dǎo)向，一次只能起飛一架艦載機(jī)(一口起飛)。 本實用新型有軌道導(dǎo)向，可在起飛區(qū)設(shè)置多條起飛跑道，實現(xiàn)機(jī)群快速起飛。B、與現(xiàn)行彈射起飛技術(shù)對比1、本實用新型艦艏彈升甲板技術(shù)，與現(xiàn)行彈射起飛對比，主要改變有[0120]1)外力施加的地點不同。彈升甲板外力施加的地點在航空母艦艦艏起飛跑道的末端；彈射起飛外力施加始于航空母艦中部起飛跑道的起始點。2)外力施加的方向不同。彈升甲板所施外力向前上方；彈射起飛外力施加于水平方向。3)外力施加時艦載機(jī)所處狀況不同。彈升甲板外力施加時艦載機(jī)已加速滑跑完整個沖程，達(dá)到相當(dāng)高速(因而已具備相當(dāng)高的升力，艦載機(jī)的起飛重量已被部分抵消)；彈射起飛外力施加時艦載機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，4)外力施加的距離長度不同。彈升甲板所施外力作用距離僅向前上幾公分至多幾米；傳統(tǒng)彈射起飛外力施加于長約百米的整個沖程。5)外力施加的大小不同。彈升甲板所施外力小，只要大于“重升差”(艦載機(jī)起飛重量與滑跑到彈升甲板上時已具有的升力之差)，便有作用；彈射起飛所施外力大，往往大到幾百噸。[0125]6)外力作功、能量消耗不同。本實用新型?。粡椛淦痫w大。7)結(jié)構(gòu)、體積、噸位不同。本實用新型起飛裝置較簡、較??；彈射起飛裝置復(fù)雜、龐大。8)輔助外力有無不同。本實用新型有，如助推導(dǎo)向器；現(xiàn)行彈射起飛技術(shù)無其它外力相助。簡言之，艦艏彈升甲板起飛技術(shù)比彈射起飛省力、省功、結(jié)構(gòu)較簡較小。2、對助推導(dǎo)向器的功效，以F/A-18E為例作一補(bǔ)充分析佐證F/A-18E(I)基本情況I)飛機(jī)發(fā)動機(jī)推力(Fj) :156. 6千牛兩臺F404-GE-402發(fā)動機(jī)，每臺78. 3千牛2)飛機(jī)最大起飛重量(Mj) 25401千克3)陸基起飛滑跑距離(L) :427米4)加速度(a) 6. 1651米/秒平方a = F/M(摩擦力等忽略不計)5)陸基滑跑時間(t1) :11.7695秒
L=(l/2)atz 2V = ^2lla =11.1695 (秒)6)最小安全離地速度(V1) 72. 5603米/秒V1 = a t1 = 72. 5603 (米 / 秒)相當(dāng)于 261 公里 / 時(2)如果飛機(jī)僅靠自身發(fā)動機(jī)推力飛不起來I)航空母艦艦上水平滑跑距離⑶110米2)艦上滑跑時間(tJ) :5. 9736秒
S=(l/2)atJ 2V = ^2sia =5.9136 (秒)3)艦上滑跑完S時速度(Vs) 36. 8283米/秒Vs = a tJ = 36. 8283(米 / 秒)相當(dāng)于 132 公里 / 時遠(yuǎn)未達(dá)到最小安全離地速度(V1) 72. 5603米/秒4)加上航空母艦艦速(Vj) 15. 4333米/秒，相當(dāng)于55公里/時(30節(jié))I 節(jié)(kn) = I 海里 / 時=(1852/3600)m/s 是速度單位5)離艦速度(Vk) 52. 2615米/秒相當(dāng)于188公里/時Vk = VS+VJ = 36. 8283+15. 4333 = 52. 26I5 (米 / 秒)6)離艦速度(Vk)與最小安全離地速度(V1)還差20. 2298米/秒V1-Vk = 72. 5603-52. 2615 = 20. 2298 (米 / 秒)飛機(jī)飛不起來(3)飛機(jī)與助推導(dǎo)向器協(xié)力可實現(xiàn)起飛I)聯(lián)合推力(F) 396. 6千牛飛機(jī)發(fā)動機(jī)推力(Fj) 156. 6千牛(兩臺F404-GE-402，78. 3*2千牛)液氧一煤油液體火箭發(fā)動機(jī)推力(Fh) :240千牛[0160]F = FJ+Fh = 156. 6+240 = 396. 6 (千牛)2)飛機(jī)與助推導(dǎo)向器聯(lián)合體質(zhì)量(M) :26111千克飛機(jī)最大起飛重量(Mj) =25401千克液氧一煤油液體火箭發(fā)動機(jī)助推導(dǎo)向器質(zhì)量(Mh) :710千克M = MJ+Mh = 25401+710 = 26111(千克)3)聯(lián)合體加速度(a) 15. 1890米/秒平方a = F/M(摩擦力等忽略不計)4)航空母艦艦上水平滑跑距離(S) :110米5)艦上滑跑時間(tJ) :3. 9048秒
S=(l/2)atJ 2t^ = ^/a =3.8058 (秒)6)艦上滑跑完S時速度(Vs) 57. 8064米/秒Vs = a tJ = 57. 8064(米 / 秒)相當(dāng)于 208 公里 / 時7)加上航空母艦艦速(Vj) 15. 4333米/秒，相當(dāng)于55公里/時(30節(jié))I 節(jié)(kn) = I 海里 / 時=(1852/3600)m/s 是速度單位8)離艦速度(Vk) 73. 2397米/秒相當(dāng)于263公里/時Vk = VS+VJ = 57. 8064+15. 4333 = 73. 2397 (米 / 秒)離艦速度(Vk) 73. 2397米/秒高于最小安全離地速度(^)72. 5603米/秒，可以直接離艦起飛，以如此結(jié)構(gòu)簡單、能耗低的助推導(dǎo)向器，也可起到龐大復(fù)雜、高能耗的彈射器相同的作用。本實用新型艦艏彈升甲板，助推導(dǎo)向器，可以各自單獨使用或相輔相成，實現(xiàn)各種艦載機(jī)起飛。C、與垂直起降技術(shù)對比I、與傳統(tǒng)垂直起飛技術(shù)對比，主要改進(jìn)有I)垂直向上的施力源不同。本實用新型向上的施力源為外力，彈升甲板施與；傳統(tǒng)垂直起飛向上的施力源為艦載機(jī)本身的動力。2)利用艦載機(jī)機(jī)翼升力不同。本實用新型利用較好；傳統(tǒng)垂直起飛幾乎利用不上。3)起飛消耗機(jī)載燃油不同。本實用新型較少；垂直起飛大量消耗。2、與垂直降落技術(shù)對比與垂直降落技術(shù)對比，基本同上。飛機(jī)垂直降落時沒有什么水平速度，幾乎利用不上機(jī)翼升力；需要巨大的垂直向上的力“烘托”著飛機(jī)在空中“懸?！本徑?，施力源為艦載機(jī)本身的動力；需消耗大量機(jī)載燃油。本實用新型的不同也在這幾點。其中最重要的是不必消耗大量機(jī)載燃油。3、應(yīng)用垂直起降技術(shù)的飛機(jī)的種類有限有鑒于艦載攻擊機(jī)，預(yù)警機(jī)和其他支援飛機(jī)是不會采用矢量推進(jìn)技術(shù)的，而不宜垂直起降。本實用新型適配于各種艦載機(jī)起降，也凸顯有益效果。D、與現(xiàn)行斜角甲板降落技術(shù)對比I)增長實用降落跑道長度。艦載機(jī)降落安全性與甲板長度有很大關(guān)系。而增加航空母艦長度將帶來噸位、造價的增加，伴以行動、停泊的不便，不可取。本實用新型有如“變形金剛”似的可收放艦艉后橋，增加了降落時航空母艦甲板長度和安全性，對航空母艦噸位、造價、行動、停泊都無妨礙。2)著艦速度顯著降低。對比現(xiàn)有技術(shù)下滑著艦(下滑速度通常在250公里/時以上)，非但不減速，反而要加力，以備如果著艦失敗立即拉起復(fù)飛(復(fù)飛概率甚至比安全著艦概率還高)；而依照本實用新型，艦載機(jī)在經(jīng)過平飛減速(減到最低平飛速度，通常最低平飛速度每小時只一百來公里，如F-15 :122公里/時，F(xiàn)-16 :135公里/時)以后，“飄落觸地”時，因為航空母艦有同方向的速度約55公里/時，減去這個數(shù)值，實際上相對于艦艉后橋坡面甲板的速度和通常汽車車速相仿。如此在較低的速度中著艦，不僅較易于操控，提高了降落安全性；使阻攔索、尾鉤承受的制動過載也大為降低(鑒于阻攔索被鉤斷后橫掃甲板、機(jī)毀人亡事故時有發(fā)生，美軍規(guī)定阻攔索每用3、4次，尾鉤50次，就要更換)，也提高了它們的利用率。3)有利于艦載機(jī)降落時“命中”預(yù)定著艦點。按現(xiàn)有降落技術(shù)，艦載機(jī)從高空下滑“摔撞”向海上運動平面中的某點(航空母艦斜角甲板上的第二道阻攔索)，瞄準(zhǔn)不易， 縱向、橫向、高度的誤差在所難免。而本實用新型提出的降落技術(shù)，著艦前艦載機(jī)在高于艦艉后橋坡道低段約O. 5 2米的海面平飛尾追航空母艦，艦艉后橋坡道有如懸掛在艦載機(jī)正前方的目標(biāo)“靶”，易于精確“瞄準(zhǔn)”。美國海軍規(guī)定艦載機(jī)著艦時，航空母艦縱搖不得超過2°，橫搖不得超過7°，艦艉下沉不得超過I. 5米。在這樣振幅并不大(以及更平穩(wěn)的) 海況下，加之航空母艦搖曳和海浪沉浮的頻率不快(如“尼米茲”級航空母艦縱搖周期約 25秒)，輔助艦船和航空母艦上對海浪、艦船縱搖、橫搖等狀況測量、傳感和反應(yīng)系統(tǒng)，配合計算機(jī)中心、后橋坡道支撐機(jī)構(gòu)等協(xié)同工作，維持艦艉后橋坡道平衡、相對穩(wěn)定，是可行的。 美國在未來航空母艦設(shè)計方案中出現(xiàn)了平行航空母艦軸線，把降落甲板設(shè)計在航空母艦左舷的設(shè)計，只是由于甲板寬度受到限制和舷側(cè)甲板處風(fēng)浪“升降”幅度較大而一直沒有得到采用。對于像那樣十萬噸級的巨大航空母艦左舷的些微“升降”也難以平衡、穩(wěn)定，但對伸出海上的甲板跑道(有如起重機(jī)的長長懸臂)重量輕得多，在現(xiàn)代技術(shù)條件下，控制其相對平衡和穩(wěn)定，應(yīng)能做到。而且艦載機(jī)在所謂艦艉后橋坡道著艦時，還具有一定升力(有相當(dāng)余速)，可抵消部分機(jī)重，而艦載機(jī)下沉速度不高，輔助艦船有被動的浮力支撐(比如一艘寬約20米，長五、六十米的船，一架艦載機(jī)全重壓上，只下沉I厘米許)和主動的支撐臂反應(yīng)，即便著艦點有輕微彈性反應(yīng)，尚未反應(yīng)前，艦載機(jī)已駛離著艦點甚遠(yuǎn)，受不到什么不利波及。4)避免了現(xiàn)有技術(shù)降落過程中下滑角及其有關(guān)問題。按現(xiàn)有技術(shù)降落，艦載機(jī)下滑軌跡往往和正確的下滑線有一定的偏離，呈現(xiàn)忽高忽低的曲線變化，而下滑角(一般情況下3° 3.5°，或3.5° 4° )不僅攸關(guān)“命中甲板的概率”，且攸關(guān)著艦沖擊力和滑行距離。本實用新型艦載機(jī)在平飛減速中”飄落觸地”，無需面對下滑角掌控的復(fù)雜性。按現(xiàn)行降落技術(shù)直接下滑著艦還有一些問題與下滑角有關(guān)，其中之一就是艦載機(jī)下沉速度過大。通常陸基飛機(jī)在距地面O. 5 2米高度平飛減速后“飄落觸地”那一刻也有一定的下滑角，只是這個下滑角比通常艦載機(jī)下滑著艦的下滑角要小得多，陸基標(biāo)準(zhǔn)下沉速度3米 /秒，通常不到對應(yīng)的艦載機(jī)按現(xiàn)行降落技術(shù)直接下滑著艦時下沉速度的1/2 ;而按本實用新型艦載機(jī)降落平飛減速后“飄落觸地”的下滑角類似于上述陸基飛機(jī)著陸時，甚至還要小些，因為其著艦點由于航空母艦行使而向前移動，對比陸基飛機(jī)相應(yīng)的著陸下滑角還要小些，故按本實用新型降落著艦時下沉速度等于或低于陸基標(biāo)準(zhǔn)下沉速度(約3米/秒)，低于對應(yīng)的艦載機(jī)按現(xiàn)有技術(shù)直接下滑著艦下沉速度的1/2。因此可一定程度上減輕艦載機(jī)為適應(yīng)現(xiàn)行技術(shù)降落(如高下沉速度)帶來的結(jié)構(gòu)(如起落架)增重，而這也是與同類型陸基戰(zhàn)機(jī)相比，艦載機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能都有相當(dāng)大的下降的原因之一。5)有利于、易于降落著艦過程中的對降落跑道中心線的對中。航空母艦跑道很窄，降落著艦對中不佳，可能撞到艦橋、停機(jī)坪的其他飛機(jī)、落不到艦上或掉進(jìn)海里。當(dāng)前各國重、中型航空母艦用于降落著艦的斜角甲板的中心線與航空母艦前進(jìn)方向(航空母艦縱軸)并不一致，夾一個6° 13°角。艦載機(jī)從艦后同向追趕前進(jìn)中的航空母艦時，并不在那個與斜角甲板降落跑道中心線所在的垂直平面內(nèi)；艦載機(jī)若從航空母艦側(cè)后方以與航空母艦前進(jìn)方向夾6° 13°角飛行(下滑)，瞬間航空母艦斜角甲板降落跑道中心線所在的垂直平面已隨航空母艦行使，向右前方移，難于對中。而本實用新型中航空母艦飛行甲板后段中線、艦艉后橋坡道中線都在航空母艦縱軸上，與航空母艦前進(jìn)方向同向，艦載機(jī)從艦后安全高度飛行時就可開始調(diào)整到它們的中心線所在的垂直平面內(nèi)，并在隨后同向追趕前進(jìn)中的航空母艦的足夠長的一段時間中(下滑、平飛、平飛減速)繼續(xù)調(diào)整、保持在這個降落跑道中心線所在的垂直平面內(nèi)(這并不難，因為航空母艦體積、重量很大，直線快速前進(jìn)時就是有點偏離弧度也很??；艦載機(jī)相比之下小巧靈活得多，易于在直線前進(jìn)中維持在這個垂直平面內(nèi))，直到“飄落觸地”在艦艉后橋坡道中心線，鉤掛阻攔索；由于艦載機(jī)本來對中甚佳，加之電磁制動裝置等制動過程平穩(wěn)、不會使阻攔索不均衡引起滑行偏差，可精確調(diào)節(jié)阻攔索兩頭的制動力大小，及時調(diào)整降落飛機(jī)滑行方向，使被制動的飛機(jī)準(zhǔn)確地沿著艦艉后橋坡道中心線減速滑跑上艦，沿跑步機(jī)跑步帶跑道中心線、航空母艦飛行甲板后段中線剎車至停。6)有利于全天候電子助降系統(tǒng)參數(shù)測量、采集、處理的易化和精確。以艦艉后橋坡道-跑步機(jī)跑步帶式跑道代替斜角甲板作為降落跑道，以平飛減速著艦代替下滑“摔撞”式著艦，減低著艦速度，使降落跑道走向與航空母艦前進(jìn)方向一致，易于降落過程中對降落跑道中線對中等，從而使航空母艦艦載機(jī)降落技術(shù)從運動學(xué)角度得到改進(jìn)、簡化、優(yōu)化。7)減少艦上滑跑剎車距離。陸基飛機(jī)著陸后機(jī)輪摩擦阻力是減速滑跑幾百米剎車至停的機(jī)制之一。啟動機(jī)輪摩擦阻力剎車的艦載機(jī)在跑步機(jī)跑步帶式跑道上，后者向艦艉快速倒“抽”的距離，就相當(dāng)于艦載機(jī)機(jī)輪摩擦阻力剎車的距離。艦載機(jī)離開跑步機(jī)跑步帶式跑道后，余速無幾，在短距內(nèi)能剎車至停。E、與現(xiàn)行航空母艦飛行甲板布局對比I)提高了飛行甲板降落區(qū)實際利用率?，F(xiàn)有技術(shù)用于艦載機(jī)降落的斜角甲板上， 第一道阻攔索位于距艦艉50 60米處，從此向前每14米一道阻攔索。為了安全，艦載機(jī)通常選擇鉤掛第二或第三道阻攔索，如此從著艦點到艦艉約有70米留空未有效利用；本實用新型中，艦載機(jī)降落過程中機(jī)輪觸及艦上飛行甲板降落區(qū)從艦艉始，無空留未用。2)增加了可用跑道長度，而且艦艉后橋坡道，平時可收回，不影響航空母艦行使、 停泊。3)航空母艦后段甲板備有跑步機(jī)跑步帶式跑道。4)通過艦艉后橋坡道中心線的垂直平面、跑步機(jī)跑步帶式跑道中心線的垂直平面和航空母艦后段甲板跑道中心線的垂直平面為同一個平面。
1[0199]5)艦載機(jī)降落區(qū)終止線可設(shè)在距艦艉100米以內(nèi)(因著艦速度顯著降低、艦艉后橋坡道和跑步機(jī)跑步帶式跑道作用，艦載機(jī)可在此區(qū)內(nèi)安全制動)。6)起飛區(qū)甲板作業(yè)區(qū)寬裕。7)在起飛跑道前端艦艏部位設(shè)置彈升甲板，在起飛跑道甲板下方設(shè)置軌道槽并安放軌道導(dǎo)向器(簡便導(dǎo)向器或助推導(dǎo)向器)，每付彈升甲板對應(yīng)一條軌道槽，或一付彈升甲板對應(yīng)兩條在前端相互會聚靠攏的軌道槽；免除了起飛跑道前段五、六十米長的巨大滑翹甲板或起飛跑道甲板下方設(shè)置龐大彈射器。8)航空母艦飛行甲板中段空出的區(qū)域，用于改善甲板作業(yè)，如適當(dāng)增加飛行甲板
停機(jī)數(shù)量。9)通過艦艉后橋向航空母艦艦后延長了降落跑道，航空母艦艦上降落區(qū)可限在距艦艉約100米內(nèi)，加上其前方起飛區(qū)約100米起飛跑道，航空母艦艦長可以顯著縮短，排水量減小，使“袖珍航空母艦”這種艦體小、隱身性好、機(jī)動靈活、艦速快、造價低的艦載機(jī)海上理想的移動平臺，成為可能。

圖I是本實用新型航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的俯視示意圖；圖2是本實用新型航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的側(cè)視示意圖；圖3是本實用新型軌道槽橫截面正視示意圖；圖4是本實用新型軌道槽和其中軌道導(dǎo)向器橫截面正視示意圖；圖5是本實用新型中簡便軌道導(dǎo)向器側(cè)視示意圖；圖6是本實用新型中助推軌道導(dǎo)向器側(cè)視示意圖。圖中1 :航空母艦；2 :艦載機(jī)；3 :軌道槽；4 :起飛線；5 :艦艏彈升甲板；7 :起飛區(qū)；8 :降落區(qū)；10 :艦艉后橋；11 :艦艉后橋坡道中心線；12 :阻攔索；13 :跑步機(jī)跑步帶式跑道；14 :航空母艦后段甲板跑道；15 :航空母艦后段甲板跑道中心線；16 :降落區(qū)終止線； 18 :輔助艦船；19 :海面吃水線；20 :支撐機(jī)構(gòu)；21 :跑步機(jī)跑步帶式跑道環(huán)帶滾輪；24 :甲板表面；25 :軌道槽內(nèi)腔；26 :軌道導(dǎo)向器；27 :滑輪；28 :卡扣機(jī)關(guān)；29 :桿狀結(jié)構(gòu)；30 :助推發(fā)動機(jī)；31 :上層建筑；32 :導(dǎo)流板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如下。如圖1-6所示，所述艦艏彈升甲板5設(shè)置在航空母艦艦艏，為可向上彈升艦載機(jī)2 的跑道甲板；所述艦艏彈升甲板5略長于艦載機(jī)2的前、后輪之間的距離，略寬于艦載機(jī)2 左、右輪之間的寬度；所述艦艏彈升甲板5向上彈力來自電磁彈射力、蒸汽彈射力，或其他例如液壓動力、氣壓動力、機(jī)械力；所述艦艏彈升甲板5后端與所述軌道槽3前端相延續(xù)； 所述軌道槽3位于航空母艦I的起飛區(qū)7，從艦載機(jī)2起飛線4到所述艦艏彈升甲板5后端的艦載機(jī)2的起飛跑道甲板下面；所述軌道導(dǎo)向器26適配于所述軌道槽內(nèi)腔25中，所述軌道導(dǎo)向器26有如圖5所示的簡便導(dǎo)向器和圖6所示的助推導(dǎo)向器。其中，所述艦艏彈升甲板5在艦艏可設(shè)置多塊，例如4塊，與之相對應(yīng)的所述軌道槽3亦可有多條，例如4條；每一塊所述艦艏彈升甲板5對應(yīng)一條所述軌道槽3，或一塊所述艦艏彈升甲板5對應(yīng)兩條在艦艏會聚靠近的所述軌道槽3 ;所述軌道槽3的橫截面呈倒 “T”型，下寬上窄，所述軌道槽內(nèi)腔25上方的空隙較窄，使航空母艦I甲板表面24基本保持平整；所述軌道槽內(nèi)腔25涂有潤滑劑；所述簡便導(dǎo)向器為一體積小巧的金屬框架結(jié)構(gòu)， 其橫截面略小于所述軌道槽3橫截面，亦呈倒“T”型；所述簡便導(dǎo)向器的上下左右與所述軌道槽內(nèi)腔25內(nèi)壁相接觸的部位設(shè)有滑輪27或滾珠，使所述簡便導(dǎo)向器既限位于所述軌道槽3中，又能夠在其中由軌道槽3導(dǎo)向而前后自由滑動；所述簡便導(dǎo)向器上部露出甲板表面 24的部分為卡扣機(jī)關(guān)28，艦載機(jī)2在起飛線4等待起飛時，所述卡扣機(jī)關(guān)28與從艦載機(jī)2 雙前輪起落架中部向下方伸出的連接桿活動連接，所述活動連接使艦載機(jī)2加速滑跑時沿軌道槽3導(dǎo)向徑直向前；所述助推導(dǎo)向器包括所述簡便導(dǎo)向器以及連接在其后部的一個也適配于所述軌道槽內(nèi)腔25中的桿狀結(jié)構(gòu)29，其橫截面也略小于所述軌道槽3橫截面，亦呈倒“T”型，其上下左右與所述軌道槽內(nèi)腔25內(nèi)壁相接觸的部位亦設(shè)有滑輪27或滾珠，使所述助推導(dǎo)向器既限位于所述軌道槽3中，又可在其中由軌道槽3導(dǎo)向前后自由滑動；所述桿狀結(jié)構(gòu)29上部露出甲板表面24的部分與結(jié)構(gòu)小巧的助推發(fā)動機(jī)30相聯(lián)接，所述助推發(fā)動機(jī)30為液氧一煤油液體火箭發(fā)動機(jī)；所述助推導(dǎo)向器前部的簡便導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)部分上方露出甲板表面24的部分亦為卡扣機(jī)關(guān)28，艦載機(jī)2在起飛線4等待起飛時，所述卡扣機(jī)關(guān) 28與從艦載機(jī)2的雙前輪起落架中部向前下方伸出的連接桿活動連接，所述連接使艦載機(jī) 2在飛機(jī)發(fā)動機(jī)和所述助推導(dǎo)向器的助推發(fā)動機(jī)30共同推動下加速滑跑時沿軌道槽3導(dǎo)向徑直向前；所述軌道槽3前段接近所述艦艏彈升甲板5處設(shè)有所述軌道導(dǎo)向器的制動裝置(圖中未示)，當(dāng)所述軌道導(dǎo)向器向前運動觸及所述制動裝置時，所述卡扣機(jī)關(guān)28與所述連接桿適時分離，所述軌道導(dǎo)向器制動，所述艦載機(jī)2繼續(xù)滑跑到達(dá)所述艦艏彈升甲板5之上。其中，所述艦艏彈升甲板5向上彈升艦載機(jī)2的時間，從艦載機(jī)2后輪滾上所述彈升甲板5后端，到艦載機(jī)2前輪滾到所述彈升甲板5前緣約幾十毫秒到幾百毫秒，時間長短因艦載機(jī)2不同而異；所述艦艏彈升甲板5彈升運動方向為前上方(或上方，因航空母艦和艦載機(jī)此時均高速向前，其合向量方向也為前上方)，且以適當(dāng)?shù)母┭鼋撬俣葟椛?，形成一定上翹角，即所述艦艏彈升甲板5前端上升的高度略大于后端上升的高度；所述艦艏彈升甲板5上彈運動的幅度從幾公分到幾米，因所彈艦載機(jī)2不同而異；所述艦艏彈升甲板5向上的彈力大于“重升差”，“重升差”即艦載機(jī)2起飛重量與艦載機(jī)2加速滑跑到所述艦艏彈升甲板5上時已具有的升力之差，具體施力大小因各種艦載機(jī)2不同而異；使艦載機(jī)2得以較佳的上翹軌跡角、較高的離艦速度和較高的垂直向上分速度躍入空中，實現(xiàn)起飛。所述艦艉后橋10由航空母艦I甲板跑道后段向艦后斜下方伸出，遠(yuǎn)端搭在一艘輔助艦船18之上構(gòu)成；所述輔助艦船18的吃水線19以上高度低于航空母艦I的吃水線19 以上高度，使所述艦艉后橋10橋面為一前高后低平緩坡道；航空母艦I甲板跑道后段向艦后斜下方伸出后在艦體上留下的空缺，由其下方的升降式甲板上升填補(bǔ)成為航空母艦后段甲板跑道14 ;所述升降式甲板后段一部分為所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13 ;如圖2，所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13側(cè)視為一封閉環(huán)帶之上方部分，這一部分隨所述升降式甲板上升后，亦與航空母艦后段甲板跑道14平齊；如圖1，從上方垂直向下俯視，所述艦艉后橋坡道中心線 11在所述航空母艦后段甲板跑道中心線15和所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線的延長線上，即所述艦艉后橋坡道中心線11、所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線和所述航空母艦后段甲板跑道中心線15在同一垂直平面內(nèi)，所述垂直平面與航空母艦縱軸平行；所述封閉環(huán)帶內(nèi)設(shè)有滾輪21，可驅(qū)動封閉環(huán)帶上段與甲板跑道平齊的部分，即所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13，高速向后方運動。其中，在航空母艦I艦體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動航空母艦I甲板跑道后段向艦后斜下方伸出和收回的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在航空母艦I艦體內(nèi)還設(shè)有驅(qū)動所述升降式甲板適時上升和下降的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動航空母艦I甲板跑道后段向艦后斜下方伸出后構(gòu)成所述艦艉后橋10，使航空母艦I甲板跑道向后有所延長；所述艦艉后橋10近端被支撐在接近航空母艦 I艦艉的艦體上，其高度和平衡可被控制機(jī)構(gòu)適當(dāng)調(diào)節(jié)；所述艦艉后橋10近端與航空母艦 I艦體之間有彈簧或液壓形式的緩沖減振器；所述艦艉后橋10橋面坡道近端與所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13后端，進(jìn)而與所述航空母艦后段甲板跑道14相延續(xù)；所述艦艉后橋10遠(yuǎn)端搭在所述輔助艦船18上的支撐機(jī)構(gòu)20之上；所述支撐機(jī)構(gòu)20有多個支撐臂從下方支撐艦艉后橋10坡道，所述支撐臂臂長的伸收受控制機(jī)構(gòu)操縱，以調(diào)節(jié)所述艦艉后橋10坡道的相對平衡；所述艦艉后橋10坡道上設(shè)有數(shù)道阻攔索12 ;所述阻攔索12為電磁制動裝置或其他制動過程平穩(wěn)、不會使阻攔索12不均衡引起滑行偏差的制動裝置，可精確調(diào)節(jié)阻攔索 12兩頭的制動力大小，及時調(diào)整降落飛機(jī)滑行方向，使被制動的飛機(jī)準(zhǔn)確地沿著艦艉后橋坡道中心線11滑行；所述艦艉后橋10坡道用于作為航空母艦I艦載機(jī)2降落跑道，它從所述輔助艦船18上方通達(dá)航空母艦I艦上所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13和所述航空母艦后段甲板跑道14。其中，所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13具有一定柔韌性，材質(zhì)結(jié)實、抗拉力佳，表面與膠輪之間摩擦系數(shù)較大。其中，所述各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力可來自航空母艦I動力的一部分。其中，在所述輔助艦船18和/或航空母艦I艦艉適當(dāng)部位，裝置對海浪、艦船縱搖、橫搖等狀況的測量、傳感和反應(yīng)系統(tǒng)，測得的參數(shù)被輸入計算機(jī)中心，對所述艦艉后橋 10坡道可能受到的影響與其應(yīng)當(dāng)保持相對穩(wěn)定的位置進(jìn)行分析、比較，然后傳送信息到所述支撐機(jī)構(gòu)20的終端設(shè)備內(nèi)，指令其自動升降、修正誤差，從而維持艦載機(jī)2降落時所述艦艉后橋10坡道相對穩(wěn)定；所述艦艉后橋坡道中心線11、所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線和所述航空母艦后段甲板跑道中心線15以對比鮮明的顏色、熒光、燈光標(biāo)出；在所述航空母艦后段甲板跑道中心線15適當(dāng)位置，設(shè)中心線標(biāo)桿；在所述輔助艦船18和/或航空母艦I適當(dāng)部位，裝置光學(xué)、雷達(dá)、電子助降指示系統(tǒng)。其中，所述輔助艦船18有自主動力，可支撐著所述艦艉后橋10隨航空母艦I行駛，協(xié)助所述艦艉后橋10伸收；所述輔助艦船18作為航空母艦I編隊的成員之一，還可適當(dāng)兼負(fù)作戰(zhàn)、警衛(wèi)、供給等任務(wù)。其中，航空母艦I飛行甲板起飛區(qū)7位于航空母艦I前部；艦載機(jī)2起飛跑道起飛線4后方設(shè)有加固、增強(qiáng)的導(dǎo)流板32，用于屏蔽、防護(hù)飛機(jī)發(fā)動機(jī)和助推導(dǎo)向器助推發(fā)動機(jī) 30的噴氣、尾流；航空母艦I飛行甲板降落區(qū)8位于航空母艦I后部，航空母艦I上層建筑 31的左方；由于上述航空母艦I降落跑道通過所述艦艉后橋10向艦后有效延長而艦載機(jī) 2著艦速度有效降低，以及應(yīng)用所述跑步機(jī)跑步帶式跑道13等，所述降落區(qū)終止線16設(shè)置在距航空母艦I艦艉約100米以內(nèi)；在其前方起飛區(qū)7保留常規(guī)約100米長起飛跑道條件下，可以建造艦長較短、排水量較小的“袖珍航空母艦”，仍然能夠保留航空母艦I艦載機(jī)2
20海上移動平臺的功能。上述航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)的起降使用方法，包括如下步驟步驟I :停泊在航空母艦I甲板上的艦載機(jī)2駛抵起飛線4，將艦載機(jī)2前起落架下方的連接桿與軌道導(dǎo)向器上部卡扣機(jī)關(guān)28活動連接，起飛線4后方的導(dǎo)流板32支起；步驟2 :接到起飛預(yù)備指令后艦載機(jī)2發(fā)動機(jī)點火，如使用助推導(dǎo)向器時其上連接的助推發(fā)動機(jī)30適時點火，接到起飛指令后艦載機(jī)2啟動滑跑；步驟3 :受到軌道導(dǎo)向器的限位、導(dǎo)向，艦載機(jī)2沿軌道槽3向前加速滑跑；步驟4 :艦載機(jī)2在飛機(jī)發(fā)動機(jī)和助推導(dǎo)向器助推發(fā)動機(jī)30推動下繼續(xù)加速滑跑，滑跑完全程接近艦艏彈升甲板5時，軌道導(dǎo)向器觸及設(shè)置于軌道槽3前段的制動裝置；步驟5 :軌道導(dǎo)向器上部的卡扣機(jī)關(guān)28與艦載機(jī)2的前起落架下方的連接桿分離；步驟6 :軌道導(dǎo)向器制動；步驟7 :艦載機(jī)2繼續(xù)加速向前，高速滑跑到艦艏彈升甲板5上；步驟8 :當(dāng)艦載機(jī)2已達(dá)到相當(dāng)于或高于最小安全離地速度的預(yù)期離艦速度，艦載機(jī)2離艦、升空；步驟9 :當(dāng)艦載機(jī)2尚未達(dá)到預(yù)期離艦速度，彈升甲板5將高速向前滑跑的艦載機(jī) 2向前上方彈起，且以飛行軌跡角所需的俯仰角速度彈升艦載機(jī)2 ;步驟10 :艦載機(jī)2以向前上方合向量的方向，以上翹軌跡角的斜拋運動航跡躍入空中，高速離艦升空，并在隨后充分的滯空時間里繼續(xù)加速到起飛速度，完成起飛；步驟11 :艦載機(jī)2預(yù)備降落前，由操作人員通過控制系統(tǒng)驅(qū)動航空母艦I甲板跑道后段向艦后斜下方伸出，遠(yuǎn)端搭在輔助艦船18上的支撐機(jī)構(gòu)20之上，構(gòu)成艦艉后橋10， 艦艉后橋10的橋面為一前高后低平緩坡道；航空母艦I甲板跑道后段伸出后在艦體上留下的空缺，由其下方的升降式甲板上升填補(bǔ)成為航空母艦后段甲板跑道14 ;升降式甲板后段一部分為跑步機(jī)跑步帶式跑道13 ;俯視看去，艦艉后橋坡道中心線11在航空母艦后段甲板跑道中心線15和跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線的延長線上，即艦艉后橋坡道中心線11、跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線和航空母艦后段甲板跑道中心線15在同一垂直平面內(nèi)，所述垂直平面與航空母艦縱軸平行；航空母艦I甲板跑道得以在艦后方適度加長；步驟12 :輔助艦船18和航空母艦I上對海浪、艦船縱搖、橫搖等狀況測量、傳感和反應(yīng)系統(tǒng)，配合計算機(jī)中心、艦艉后橋10坡道支撐機(jī)構(gòu)20協(xié)同工作，維持艦艉后橋10坡道平衡、相對穩(wěn)定；步驟13 :在輔助艦船18和航空母艦I之上助降系統(tǒng)引導(dǎo)下，艦載機(jī)2從航空母艦 I后方安全高度完成對艦艉后橋坡道中心線11、跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線和航空母艦后段甲板跑道中心線15的對中，飛行在艦艉后橋坡道中心線11、跑步機(jī)跑步帶式跑道13中心線和航空母艦后段甲板跑道中心線15所在的垂直平面內(nèi)，與航空母艦I同向前進(jìn)；步驟14 :艦載機(jī)2下滑，拉平(在機(jī)輪的海拔高度相當(dāng)于艦艉后橋10坡道低段上方約2米時收油門至怠速，減少下滑角，在機(jī)輪的海拔高度相當(dāng)于艦艉后橋10坡道低段上方約O. 5米的時退出下滑狀態(tài))，平飛減速(可達(dá)最低平飛速度)，機(jī)翼處于升力最大、阻力也最大的臨界角，艦載機(jī)2在艦艉后橋10坡道上“飄落觸地”(機(jī)速減低到升力不足以平衡機(jī)重)時艦載機(jī)2尾鉤鉤掛阻攔索12，阻攔索12為電磁制動裝置或其他制動過程平穩(wěn)、不會引起滑行偏差的制動裝置，使被制動的飛機(jī)準(zhǔn)確地沿著艦艉后橋坡道中心線11滑行；步驟15:在阻攔索12、機(jī)輪摩擦力、空氣阻力及艦艉后橋10坡道坡度剎車作用下， 艦載機(jī)2在艦艉后橋10坡道減速滑跑上艦；步驟16 :存有余速的艦載機(jī)2減速滑跑到跑步機(jī)跑步帶式跑道13之上，跑步機(jī)跑步帶式跑道13快速逆向運動，加大了機(jī)輪摩擦力的剎車作用；在機(jī)輪摩擦力的剎車作用下，艦載機(jī)2在航空母艦后段甲板跑道14制動至停止；步驟17 :若干艦載機(jī)2降落后，升降式甲板被操控降回原址，艦艉后橋10與輔助艦船18分離，并被反向驅(qū)動回收，復(fù)位艦上；其中，步驟12 步驟16所述步驟中，輔助艦船18連同艦艉后橋10 —起隨航空母艦I行駛。如附圖1-6所示，為與實施例I中的航空母艦I起降系統(tǒng)中起飛裝置和降落裝置的協(xié)調(diào)配合，本實用新型還可以對航空母艦I的飛行甲板布局進(jìn)行優(yōu)化飛行甲板的降落區(qū)8收限在距艦艉100米以內(nèi)，適度擴(kuò)大飛行甲板的起飛區(qū)7或在保持原有起飛區(qū)7長度條件下適度縮短航空母艦I艦長。其中，向航空母艦I艦艉后方延伸艦載機(jī)2降落跑道，即艦艉后橋10坡道，其上設(shè)置阻攔索12 ;在航空母艦后段甲板跑道14的適當(dāng)部位設(shè)置機(jī)輪摩擦阻力剎車強(qiáng)化區(qū)，即跑步機(jī)跑步帶式跑道13 ;使艦載機(jī)2降落區(qū)8終止線16設(shè)在距艦艉100米以內(nèi)。其中，平時艦艉后橋10收回，不影響航空母艦I行使、停泊。其中，航空母艦I飛行甲板中段加前段，作為增長、擴(kuò)大了的起飛區(qū)7，可以適當(dāng)增長起飛跑道長度(在200米以內(nèi))，也可適當(dāng)增多起飛跑道的數(shù)量；或不增長、擴(kuò)大起飛區(qū) 7，在保持原有起飛區(qū)7長度條件下適度縮短航空母艦I艦長，設(shè)計建造“袖珍航母”。其中，在起飛跑道前端艦艏部位設(shè)置艦艏彈升甲板5，在起飛跑道甲板下方設(shè)置軌道槽3并安放軌道導(dǎo)向器26 (簡便導(dǎo)向器或助推導(dǎo)向器)，每付艦艏彈升甲板5對應(yīng)一條軌道槽3，或一付艦艏彈升甲板5對應(yīng)兩條以上在前端相互會聚靠攏的軌道槽3。其中，航空母艦I飛行甲板中段空出的區(qū)域，可適當(dāng)增加飛行甲板停機(jī)數(shù)量。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)，其特征在于，它包括設(shè)置在航空母艦上的艦載機(jī)起飛裝置和降落裝置；所述艦載機(jī)起飛裝置為位于航空母艦飛行甲板前段并與配備軌道導(dǎo)向器的軌道槽相延續(xù)的艦艏彈升甲板；所述艦載機(jī)降落裝置為位于航空母艦飛行甲板后端并與跑步機(jī)跑步帶式跑道相延續(xù)的艦艉后橋；所述艦艏彈升甲板為設(shè)置在航空母艦艦艏的能夠向上彈升艦載機(jī)的跑道甲板；所述艦艏彈升甲板長于艦載機(jī)前輪與后輪之間的距離，寬于艦載機(jī)左輪與右輪之間的寬度；所述艦艏彈升甲板后端與所述軌道槽前端相延續(xù)；所述軌道槽位于從航空母艦艦載機(jī)起飛線到所述艦艏彈升甲板后端的艦載機(jī)起飛跑道甲板下面；所述軌道導(dǎo)向器適配于所述軌道槽中；所述艦艉后橋由航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出，遠(yuǎn)端搭在一艘輔助艦船之上構(gòu)成；所述輔助艦船吃水線以上高度略低于航空母艦吃水線以上高度，所述艦艉后橋橋面為一前高后低平緩的坡道；所述艦艉后橋坡道中心線與所述航空母艦后段甲板跑道中心線位于同一垂直平面內(nèi)，所述垂直平面與航空母艦縱軸平行；所述跑步機(jī)跑步帶式跑道位于升降式甲板的后段，所述升降式甲板用以填補(bǔ)航空母艦甲板跑道后段伸出艦外后艦上所留空位，所述跑步機(jī)跑步帶式跑道為一封閉環(huán)帶的上段，所述封閉環(huán)帶內(nèi)設(shè)有能夠驅(qū)動封閉環(huán)帶上段與甲板跑道平齊部分的滾輪；航空母艦降落區(qū)終止線設(shè)置在距航空母艦艦艉100米以內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)，其特征在于，所述艦艏彈升甲板在艦艏設(shè)置多塊，與所述艦艏彈升甲板相對應(yīng)的所述軌道槽亦設(shè)有多條；所述軌道槽的橫截面呈倒“T”型、下寬上窄；所述軌道槽內(nèi)腔內(nèi)壁涂有潤滑劑；所述軌道導(dǎo)向器橫截面小于所述軌道槽橫截面，亦呈倒“T”型，其上下左右與所述軌道槽內(nèi)腔內(nèi)壁相接觸的部位設(shè)有滑輪或滾珠；所述軌道導(dǎo)向器包括簡便導(dǎo)向器和助推導(dǎo)向器；所述簡便導(dǎo)向器上部露出甲板表面的部分為卡扣機(jī)關(guān)，所述卡扣機(jī)關(guān)在艦載機(jī)于起飛線等待起飛時與從艦載機(jī)的雙前輪起落架中部向下方伸出的連接桿活動連接；所述助推導(dǎo)向器包括簡便導(dǎo)向器以及連接在所述簡便導(dǎo)向器后部的一個也適配于所述軌道槽中的桿狀結(jié)構(gòu)；所述桿狀結(jié)構(gòu)上部露出甲板表面的部分與助推發(fā)動機(jī)相聯(lián)接；所述軌道槽前段接近所述艦艏彈升甲板處設(shè)有所述軌道導(dǎo)向器的制動裝置。
3.如權(quán)利要求I所述航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)，其特征在于，在航空母艦艦體內(nèi)設(shè)有驅(qū)動航空母艦甲板跑道后段向艦后斜下方伸出和收回的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述艦艉后橋近端被支撐在接近航空母艦艦艉的艦體上，所述艦艉后橋近端與航空母艦艦體之間設(shè)有彈簧或液壓形式的緩沖減振器；所述艦艉后橋橋面坡道近端與航空母艦艦后甲板跑道配合拼接平齊， 與艦上所述跑步機(jī)跑步帶式跑道后端相延續(xù)；在航空母艦艦體內(nèi)還設(shè)有驅(qū)動所述升降式甲板適時上升和下降的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述艦艉后橋遠(yuǎn)端搭在所述輔助艦船上的支撐機(jī)構(gòu)之上； 所述支撐機(jī)構(gòu)有多個支撐臂從下方支撐所述艦艉后橋坡道，所述支撐臂臂長的伸收受控制機(jī)構(gòu)操縱；所述艦艉后橋坡道上設(shè)有數(shù)道阻攔索，所述阻攔索為電磁制動裝置；所述各種驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力可來自航空母艦動力的一部分；在所述輔助艦船和/或航空母艦艦艉部位設(shè)置對海浪、艦船縱搖、橫搖狀況的測量、傳感和反應(yīng)系統(tǒng)；在所述航空母艦后段甲板跑道中心線位置，設(shè)中心線標(biāo)桿；在所述輔助艦船和/或航空母艦后部設(shè)置光學(xué)、雷達(dá)、電子助降指不系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型公開了一種航空母艦艦載機(jī)起降系統(tǒng)，其包括設(shè)置在航空母艦上的艦載機(jī)起飛裝置和降落裝置，所述艦載機(jī)起飛裝置為與配備軌道導(dǎo)向器的軌道槽相延續(xù)的艦艏彈升甲板，所述艦載機(jī)降落裝置為與跑步機(jī)跑步帶式跑道相延續(xù)的艦艉后橋；所述起降系統(tǒng)對現(xiàn)有艦載機(jī)滑躍、彈射和垂直起飛技術(shù)揚長避短，提高了起飛效率，通過向艦后延伸降落跑道并從而降低著艦速度，減輕了現(xiàn)有艦載機(jī)降落技術(shù)的難度和風(fēng)險；適用于各種艦載機(jī)起降；也使設(shè)計建造“袖珍航空母艦”成為可能。
文檔編號B64F1/06GK202345921SQ20112049899
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者王力豐 申請人:王力豐