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一根150萬美元飛機上的阻攔索制造難在哪?

機械自動化前沿 ? 來源:工業機器人前沿 ? 作者:工業機器人前沿 ? 2021-01-29 11:14 ? 次閱讀

阻攔索是一種安裝在航母上的裝置,使降落的飛機快速減速,在短距離內降落。阻攔索一般是由特殊鋼材制成的鋼索,需要具有很高的強度,才能快速吸收高速降落飛機的動能。

航母一般在降落跑道的前方裝配四根阻攔索。艦載機在航母上降落,如果尾鉤無法鉤住阻攔索,將造成航載機沖出跑道或無法降落等事故。目前只有美國、中國、俄羅斯和英國擁有自制阻攔索的技術,法國航母使用美制阻攔索,印度航母使用俄制阻攔索。

航母作為“海上移動機場”其本身并沒有戰斗力,主要是依靠搭載艦載機形成的戰斗力,而航母上的固定翼艦載機(戰斗機和預警機)降落重量一般都在20噸左右,降落速度也都在200公里/小時以上。這樣的速度和重量想要在只有數百米的航母甲板上降落,只依靠艦載機輪子與甲板摩擦產生的阻力是遠遠不夠的。

如果艦載機沒有減速成功,飛機就要再一次從航母上復飛,再次進行降落,這樣周而復始很容易出現事故,會威脅飛行員和航母的安全。所以阻攔索變得十分重要,航母上一般有4道阻攔索,每條長度在14米左右。

每道阻攔索之間一般間隔12米左右,第一道阻攔索設置在距離飛行甲板尾端50米位置。通常攔截效率最高的是第二道和第三道阻攔索,飛機在甲板上停止行進后,阻攔索會脫離艦載機尾鉤復原,等待后面的艦載機再次降落。

如果阻攔索沒有成功使艦載機減速,那么在最后一道阻攔索前會有攔機網,這是在迫不得已的情況下使用的,艦載機在沖入攔機網后會迫停下來。

使艦載機減速前行的是一套系統設備,其中包括阻攔裝置、液壓緩沖裝置、復位裝置等一系列結構。而技術含量最高的就是甲板上的阻攔索,在加速度的作用下,阻攔索所承受的拉力是數倍于艦載機自重,短時間內承受的拉力至少在100噸以上。

當艦載機降落時,尾鉤會鉤住阻攔索使其急速向前運動,此時阻攔索通過滑輪組帶動柱塞對液壓缸進行壓縮,壓縮過程將液壓油壓入蓄能器,液壓系統在短時間內吸收艦載機的動能,這個時候進行了能量轉換。所以艦載機才能這么快的消耗完自身巨大的動能,實現超短距減速。(最新技術:液壓制動系統被電磁波系統取代,電磁波的能量吸收由渦輪電動機控制)

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當艦載機停止時,阻攔索通過復位系統重新歸位,此時是將液壓油從蓄能器再返回到液壓缸內,等待下一次降落作業。在這一系列動作中需要冷卻系統進行冷卻,因為整套阻攔系統(特別是液壓系統)吸收艦載機動能后,溫度會有一個明顯的升高。

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阻攔索考驗的是國家的基礎科學研究、材料水平、機械加工技術、自動控制和液壓技術等方面,所以能搞全套阻攔系統的國家,必定有很強的工業水準。

航母阻攔索需要足夠細,放在航母甲板上艦載機可以高速碾過,且不能影響艦載機的正常滑跑;同時阻攔索還要擁有足夠的韌性,在艦載機尾勾勾到阻攔索之后,阻攔索也要跟著彎折;最后就是使用壽命和可靠性,航母上的阻攔索是需要反復使用的,不能使用幾次就壞掉換新的,這些都是阻攔索難以制造的原因。

阻攔索不是簡單的一根鋼絲繩制成的,它實際是由多股鋼索“擰”出來的,每股鋼索又是由多根鋼絲繩擰出來的。阻攔索必須韌性好,但是又不能太硬,否則尾鉤拉扯時容易直接斷裂。所以小小的阻攔索對材料、力學、加工工藝等方面的考驗是非常高的。

航母阻攔索的制造難度大,法國航母和印度航母自己造不出來直接買,因為美俄對他們沒有技術封鎖。比如法國的“戴高樂號”核動力航母采購的是美國“尼米茲級”航母使用的阻攔索,當時一套的采購價格是150萬美元,航母上一共需要配置3~4條阻攔索。

美國航母的阻攔索有兩種規格:6x30扁平股順捻大麻纖維芯阻攔索和6x30扁平股順捻聚酯芯阻攔索。

其中“6”表示阻攔索是由6股已經擰成股的鋼絲合成的;“30”表示每股里面有30根鋼絲,其中包括12根粗鋼絲、12根中等直徑鋼絲和6根細鋼絲;扁平股指的是加工的時候,鋼絲被壓成扁平型;“順捻”表示的是捻股和合繩的方向相同;“大麻纖維芯”和“聚酯芯”指的是繩芯的材料。

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由于阻攔索是航母上最基礎的設備,沒有阻攔索,艦載機就不能著艦降落,那么航母也就形同虛設。遼寧艦阻攔索配備之前,曾向俄羅斯求助,希望能進口俄制阻攔索,但是遭到拒絕。為此我們暗下決心,無論付出多大的代價,必須研發出屬于自己的阻攔索。經過技術人員的不懈努力,國產阻攔索終于在遼寧艦上成功運用。

在2012年的測試中,我們的阻攔索從鉤住艦載機尾鉤,到讓艦載機停止滑行,整個過程只用了3秒鐘,使得殲15戰斗機可以在航母上大顯神威。

現在,美國已研發出電磁阻攔索技術,我國也是緊追其后。艦船專家馬偉明院士早前在接受采訪時表示,我國新一代電磁阻攔索技術已研制成功,也被外界稱為“二代”阻攔索。據悉,這種阻攔索能夠在3秒的時間里,拉停住30噸左右的艦載機,且具有自我診斷以及維護提醒的功能。

即便在阻攔索技術上遭到了封鎖,但在我國科研人員的努力下,最后成功打破封鎖。相信未來在這種動力的推進下,我國的軍工技術將會愈發成熟!

原文標題:全世界最貴的繩,一根150萬美元,阻攔索制造到底難在哪?

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責任編輯:haq

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