要多少才算多

马世强

现在，不少读者就产生了这样的问题：“福特”号航母为什么会减少一根拦阻索？一种说法是因为采用电磁拦阻装置的缘故；还有人则认为这是着舰精度提高了，不需要太多的拦阻索也能保持舰载机着舰时的挂索概率。前者显然是错误的，因为拦阻装置不管是电磁还是液压，都对提高挂索概率没有任何关系，安装几台拦阻装置就有几根拦阻索。那么后者的说法是否有道理？

在媒体上有这样的说法：拦阻索的根数与舰载机着舰后的挂索概率有关系，索多了会提高挂索的概率。可既然是这样，“福特”级为什么要从“尼米兹”级的4根拦阻索减少到现在的3根？一台MK-47液压拦阻装置其重量也就是64吨，与十万吨排水量相比完全可以忽略不计。以牺牲挂索概率的代价来节省这点重量，是很不明智的。可以说拦阻索多、挂索概率就高的说法是一种直线思维，有一定的误区。

稍做分析，我们会发现拦阻索的根数与提高挂索概率并没有直接的关系，倒是与拦阻索对应的降落区面积有关。另外，航母采用几根拦阻索还有更深层次的原因。因此，笔者就为大家梳理一下这些原因以及航母历史上拦阻索根数的变化情况。

为什么大家普遍认为挂索的概率与索的数量有关系？表面上看是这样，假设舰载机落在3号索的后面，如果没有4号索，则这架飞机只能是拉起复飞、重新尝试降落。从道理上讲是这样，但从理论及实际经验的角度进行解释，我们会发现事情远没有这么简单。通过观察美国航母上舰载机降落的视频，我们会发现这样一个现象：不管是什么型号的舰载机，只要机轮落在某根拦阻索的前面，着舰钩必定能挂上这根索，几乎没有例外！这说明什么？这说明舰载机只要降落点在拦阻索前面，挂上拦阻索是一个重复性非常高的过程。因此，我们完全可以做这样的假设：取消前面的3根拦阻索，只保留最后面的一根索，舰载机也能保持基本上一样的挂索概率。

不要说这是臆测，美国陆基战斗机通常也装与舰载机一样的着陆钩，而机场上通常是设置一根拦阻索。不管降落点离这根拦阻索多远，都能挂上索，几乎是“百发百中”。据此，我们可以得出这样的结论：航空母舰上装备4根索或3根索与挂索概率没有直接关系；舰载机只要降落在最后一根索的前面任何地方，都可以滑行到这根索处再挂索。由此，我们可以认为“增加拦阻索可以提高挂索概率”的说法欠妥。

其实，要想提高舰载机的挂索概率，增加拦阻索根数不如增加阻拦区的面积，即最大限度地把最后一根拦阻索向后推。反正最后一根索能挂住几乎所有的落在它前面的着舰钩，则尽量将这一根索的位置后移就能达到目的！正因为这个原因，美国海军的陆地机场都是布置一根索就基本够用。

说到这里，有人也许认为舰载机降落时会发生弹跳现象，或者着舰钩撞至甲板会弹起，这样就会出现着舰钩“闪过”拦阻索的情况。这种说法猛一看确实有道理，但实际情况是，机身有可能弹跳，着舰钩却不一定会跳起。这是因为着舰钩上的阻尼作动筒有很大压力，总是压着它迫使其不能离开甲板，因此想跳过拦阻索的概率很小。

二战中的螺旋桨舰载机降落时就会经常出现弹跳，其原因也是多方面的。这种飞机采用的是后三点式起落架，在着舰时由于主机轮在前，降落时主机轮撞击甲板形成的反冲力往往通过机体重心或离得很近，再加上主起架冲击导致的机尾下沉会使机翼的迎角瞬间增加，进而产生较大升力“加剧”了弹跳。另外，较小的翼截荷也会让机体在着舰时产生漂浮效应。所有这一切都为发生弹跳创造了条件。正是弹跳及飘落现象出现的情况比较多，为了提高挂索效率，二战时期的航母不得不采用较多的拦阻索来提高挂索概率。比如，“埃塞克斯”级航母就采用了多达9根的拦阻索。

喷气式飞机上舰初期，由于设计与使用经验的不足，也存在着弹跳起的现象。但由于是采用了前三点起落架，弹跳的概率显著降低。比如，进场高度过低时，飞行员拉杆过猛，导致机翼迎角过大而发生弹跳，这是与着舰时的飞行员操纵有关；有些是起落架液压装置设计得不是很“到位”，也会引发跳起现象，这与当时舰载机的设计经验不足有关，但相比螺旋桨式舰载机是大幅度降低了。美国20世纪60年代研制的F-8舰载机由于采用可变迎角机翼，在机轮触及甲板时仍然因为机翼的迎角过大而产生相当大的升力，再加上挂索时制动对机体产生的惯性作用，非常容易产生弹跳现象，但这绝不会影响该机的挂索概率。正是由于舰载机技术的进步，着舰的精度越来越高，这就导致拦阻索开始不断地减少。“埃塞克斯”级改装成斜角甲板后，只保留了6根索，通过大量的实践后又减少到4根，有时则为了调节各个拦阻装置的使用频率，在天气良好的情况下甚至取消1～2根索。

为了提高挂索概率，着舰钩的下垂高度远大于机轮高度，而且还设置有防止弹跳发生的液压阻尼装置。该装置可以抵消着舰钩撞在甲板上产生的反弹力，几乎可以做到只要接触到甲板表面就再也不会离开的程度。就是有弹跳发生，着舰钩的钩头也低于机轮高度，因此用不着担心钩头会错过拦阻索。而拦阻索张紧时，离甲板的高度也有足6厘米高。有人会以自己乘做飞机的亲身体会来理解舰载机着舰时的弹跳，这里面就会有误区存在：对于坐在汽车或飞机里的人来说，机（车）弹跳时你可能会被抛离座位，但你不能就认定机（机）轮也一定会离开了地面。实际上也是如此，在降落中机体发生弹跳时，产生弹跳力的起落架机轮并不一定就会离开地面。看舰载机着舰的视频我们会发现，现代舰载机机轮会始终与甲板接触，就是有弹跳起来的情况，也是机身先弹起，而机轮由于液压缓冲装置的作用将始终与甲板保持接触，即便离开甲板其高度也相当有限，在时间上也有滞后。

从舰载机的着舰下沉率数值的增加也可以看出这一点。二战时螺旋桨式战机的着陆下沉速度很低，只有2.4米/秒左右；上舰的螺旋桨式舰载机增加得不多，大约为3.5米/秒；喷气战斗机上舰后，着舰速度显著提高，更加强调不拉杆降落，因此起落架的设计下沉速度猛增到6.0米/秒。为适应下沉速度的增加，必然要加大起落架装置的缓冲行程，大的缓冲行程也意味缓冲时间增加，这样将有更多的能量会在液压吸能装置的作用下变成热量，其结果就是大行程液压装置更降低了机轮跳起的可能性。从某种意义上讲，正是舰载机设计技术的发展，让着舰时的真正弹跳现象在现代舰载机上几乎绝迹。endprint

在航母上有4道拦阻索及降落气象条件好的情况下，按照二十多年前美国海军的统计，舰载机挂住第1道拦阻索的概率约18%，挂住第2道、第3道拦阻索的概率为62%～64%；挂住第4道拦阻索的概率约16%。把这4根索的挂索概率加在一起，还是有5%的概率挂不住拦阻索，为什么挂不上？这不是飞机降落到拦阻区而没有挂上，而是因为着舰钩触及甲板的位置超出了阻拦区！那么能不能想象再增加一道索就可以将这5%的失败消灭掉？完全可以，如果从第4道索向后间隔14米的距离上再布置一道索（相当于增加阻拦区长度）就行。从实践的角度看，5%全部消灭不现实，但将其降低到1%还是有可能的。但是，考虑降落区的甲板长度及拦阻装置的制动距离的限制，才没有增加。说到这里不能不提到二战航母是怎么应对这种事情的：甲板上布置接近10根的拦阻索，到最后还要再设置1道或2道拦阻网。到了最后几道时候已经顾不上考虑阻拦装置的制动能力了，挂上索的飞机如果制动距离不够，还有拦阻网连接的拦阻装置提供制动力。两台拦阻装置制动一架飞机，说什么也不会超出制动能力了，只是这样做制动距离不够，飞机想停下来有可能要以损坏机身为代价。（有关拦阻索与拦阻网，详见本刊2013年第12期封面故事“海上霸主的兵器谱——航空母舰与舰载机的独门绝技”中“战鹰归巢的最后保障”一文）

飞机降落过程是一个减速过程，拦阻装置在舰载机降落制动过程中需要吸收的能量，取决于飞机的重量和开始制动时飞机的滑行速度，它必须满足所有飞机的制动需要。例如飞机以130节（66.9米/秒）的速度让着舰钩挂上拦阻索，在100米的距离中被制动停下来，需要3秒时间，这相当于承受2.2倍的重力加速度；如果要求在50米的距离内停下来，则承受的重力加速度增加了一倍，甚至还要多。因为液压拦阻装置的非线性缘故，美国舰载机的着舰钩设计最大值是4.5倍重力加速度，俄罗斯的标准则是5.0倍。很显然挂上第一根索后的制动距离可以长一些，挂上最后一根的制动距离就要比第一根少了40米。因此，在布置拦阻索的时候不能不考虑这一点，必须要为制动中的舰载机留下足够的制动距离。有观点认为，印度将改装航母的拦阻索减少为3根是无奈之举。因为既要照顾第一根索远离舰尾，又要兼顾最末一根索远离斜角甲板首边，加之几道拦阻索间距通常为12米，所以只能减少拦阻索的数量。这导致着舰难度大大提高，复飞的可能性大大增加。考虑到前面得出的“只要着舰钩落到拦阻索前面，挂索的概率百分之百”的结论，说是无奈之举有些不妥，至少只能摆3根索的理由不准确。缩小拦阻索之间的距离就行照样能摆放下4根。之所以摆3根，应该说是设置4根拦阻索的必要性不大，或受到降落区长度的限制，二者必居其一。

第1根索离降落甲板顶端的距离，是根据舰载机着舰钩的高度确定的。如果规定进入甲板区的高度是5米，则可以根据下滑角3度计算出来这个距离。最后1根索的位置，则是根据拦阻装置的最大拦阻重量、速度及制动距离确定的，想提高挂索概率片面地往后移，就有可能超出拦阻装置的能力。在实际使用时，4台拦阻装置的阻尼参数往往是不一样的：第一台可以尽量让制动力小一些、过载尽量平缓一些，最后一台则要适当大一些。在位置布置上则还要根据整个降落甲板的长度统筹安排。准确地说，安装4根索不是为了提高挂索概率，主要是为了提高冗余度；其次是尽可能早地完成拦阻制动，减少机体的受损。从冗余度的角度看，万一哪台拦阻装置出了问题，取掉该台的拦阻索就行了。只有一台拦阻装置肯定不行，一旦损坏战机将无法着舰；设置3台，全损坏的概率很低；4台更好，但必要性几乎可以忽略。这才是最正确的解读，但还不完全。至于说挂到第几根索上最好，则还应该有点创新性的说法：有时挂上第1根为好，有时挂上最后1根为好。挂上第1根索，则这架停下的战机就离尾部停机点近；如挂上最后1根索，则离前端的甲板停机点近。美国海军的评比标准要求飞行员挂上第2根索，挂上第1根索得分要低一些.其实，对于飞机机体寿命来说，还是挂上第1根最好。

要增加挂索概率，通过对着舰钩的改进效果更显著。美国最新型舰载机F-35C由于隐身需要，其着舰钩的长度比较短、安装位置也靠前，再加上钩头照搬以前的经验，导致着舰钩的钩头在拦阻索被机轮压过后还未恢复绷紧状态、几乎还是贴在甲板上时就从其上掠过，挂上索的概率非常低，甚至出现连续掠过3道索也未能挂上的情况。后来，F-35C通过增加着舰钩向下的阻尼压力及修改钩头形状，基本上解决了这个问题。增加着舰钩上的向下阻尼压力说起来容易，想达到却要因机而宜。着舰钩比较长，下垂的角度小，阻尼小一些不要紧；如果长度短，则想实现着舰钩撞击在甲板面上时无弹跳就不容易了。F-35C为解决这个问题费了不少劲。着舰钩阻尼力大会让其成为一根刚性的棍，会对舰载机的着舰姿态产生强烈的低头力矩，导致前轮冲击加大。不过考虑F-35的着舰钩非常短，每次都是机轮先触到甲板，因此这一点完全可以忽略着舰钩的内容，可参考本刊2013年第12期“封面故事”中“尾钩简史”一文 。无人机X-47B上舰试验中，曾经出现着舰钩阻尼力过大，取不掉拦阻索的情况，甚至是动用几个人也抬不起着舰钩，结果是断开拦阻索了事。这说明着舰钩上液压阻尼装置的向下压力很大！因此可以想象，在阻尼压力足够的情况下，着舰钩在“撞击”甲板时发生弹跳的概率也会很低，甚至完全可以忽视。

说了这么多关于拦阻索数量与挂索概率的细节问题，是不是就是关于拦阻索数量的正确解读？由于美国航母拦阻索经历了从最多9根到现在3根的发展历史，很有可能他们已经搞清楚了拦阻索数量与挂索概率之间并没有关系。当然，也可能连航母使用经验最丰富的美国人自己在这方面也是一本胡涂账。但不论如何，这次印度米格-29K的着舰事故也说明了这一点：着舰钩只要能够接触到甲板，挂索的概率就会很高。

编辑：石坚endprint