舰载机起降技术的演进与未来

在浩渺无垠的蓝色海域上，舰载机如同一道迅疾的闪电划过天际，展示出人类探索与征服海洋的壮志雄心。对于舰载机来说，其在舰船上的起降能力不仅是海军航空兵力的核心技能，更是国家海军实力的重要象征。随着科技的飞速发展，舰载机的起降方式也在不断创新与突破，每一次的飞跃都凝聚着无数智慧与汗水的结晶。回溯历史的长河，舰载机的起降技术经历了从简陋到精良，从初步探索到高度成熟的蜕变。舰载机的起飞方式在不断地向着更高效、更安全、更可靠的方向迈进。同样，舰载机的降落技术也在同步发展，也从最初的简单滑跑降落，到如今的精确着舰系统，每一次技术的革新都极大地提升了舰载机的作战效能和生存能力。

自1903年有动力可操纵的固定翼飞机面世以来，1910年便有飞机尝试从舰船甲板起飞。到20世纪20年代，越来越多的舰船配备了舰载机。经过两次世界大战的发展，海上空中力量的重要性越发重要，舰载机的应用越来越广，而与之匹配的舰载机起降技术也有了明显进步。下面，就让我们一起回顾舰载机起降技术发展的演进与变化。

起飞

无辅助（滑跑）起飞/滑跃起飞

第二次世界大战以前的舰载机多为螺旋桨飞机，这种飞机的重量较轻，对起飞速度要求相对较低，通常使用自带的发动机驱动即可完成起飞过程。一些具备短距起降功能的螺旋桨飞机如索普维斯“骆驼”或罗克韦尔OV-10，甚至不需要航母甲板那么长距离的跑道，在战列舰级别的舰船上也能完成滑跑起飞。

后来随着技术的更迭，喷气式舰载机出现的初期，因发动机性能不足，飞机起飞所需的滑跑距离越来越长。为了解决这个问题，英国海军发明了倾斜的甲板结构，即舰艏的甲板呈6°～20°上翘，使舰载机在离舰瞬间获得一定程度的航迹倾斜角和向上的分速度，使飞机跃入空中，增加起飞成功的概率。20世纪90年代前，滑跃起飞主要应用在小型航母上，受载机种类和数量限制，这种航母很难进行远洋作战。随着航空技术的发展，推重比接近或大于1的喷气式飞机出现后，大型航母也开始使用滑跃方式起飞。甚至舰载机可通过发动机矢量控制，实现短距离滑跃起飞，如英国的“海鹞”、美国的F-35C等，进一步缩短了起飞所需距离。

滑跃起飞的优点是在同样飞行条件下，起飞所需距离较滑跑起飞减少约60%；滑跃机构简单、造价低廉，且无须对现有飞机进行特殊改造；简化航母设计，可节省日后的训练维护费用。当然滑跃起飞也有不足之处，首先是对舰载机的飞行性能有一定要求。其次舰艏位置无法停放飞机，限制了航母的载机数量。另外，滑跃起飞阶段需要舰载机大推力滑行，增加燃料消耗。

弹射起飞

机械弹射

舰载机弹射起飞的历史悠久，最早可以追溯到1903年有动力可操纵飞机刚刚首飞成功的时期。除了莱特兄弟外，美国航空先驱兰利在同年也制造了一架飞机，区别是他选择了在水上起飞。为此，兰利在船屋顶部设置了一个巨大的弹簧弹射机构，通过释放弹簧的弹力为飞机提供初速度。然而，由于飞机本身存在缺陷，试飞并不成功。不过，这种弹射起飞的方式为后来的舰载机起飞提供了经验和思路，开发出了转盘式弹射器、惯性飞轮弹射器、液压机械式弹射器等。

不过机械式弹射器的发展时间并不长，由于喷气式发动机的普及，舰载飞机的任务越来越多样，导致飞机设计越来越复杂，整机的重量和载荷变大后，弹射器提供的初速度远远无法满足新飞机的起飞要求，逐渐被推力更大的新技术取代。

空气/蒸汽弹射

蒸汽弹射器的历史可以追溯到1912年，西奥多利用压缩空气的原理设计了一款弹射器，并于当年7月进行了首次尝试。虽然固定试飞时遇到了强烈的侧风导致飞机坠毁，但西奥多幸免于难，几个月后他又从一艘行驶的舰船上完成了弹射起飞。英国的舰载机也曾使用过压缩空气和液压机械机构组成的弹射器，之后陆续在民用领域也有舰载机使用压缩空气作为弹射器的动力来源。

第二次世界大战后，英国海军为航母开发了一套新的开槽气缸式蒸汽弹射系统，1950年开始，由埃里克·温克尔·布朗等飞行员驾驶在“英仙座号”航母上进行实验，并显示出卓越的效果：发射时随着蒸汽压力增加到临界点，释放杆断开，连接着舰载机的活塞以极快的加速度向前移动，只需2～4秒即可达到飞机的起飞速度。这种弹射器几经更迭，时至今日仍在部分航母等大型舰船上使用。

电磁弹射

电磁弹射是未来航母舰载机选用的弹射起飞技术，与蒸汽弹射相比，电磁弹射体积小、对航母辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低、支持自动化控制，弹射速度方便调教，可适用从轻型无人机到重型舰载机在内的多种机型。同时，电磁弹射起飞所需的人员更少，设备的动力传输效率也远远高于蒸汽弹射。美国海军从1982年开始电磁弹射系统的研发工作，2004年进入成品测试阶段，如今已列装部分新型航母。而根据中国海军官方报道，中国第三艘航母“福建舰”已于2024年5月1日首次航行测试，其上搭载的电磁弹射系统相关测试正在稳步推进中。

垂直起飞

垂直起飞技术是20世纪50年代开始发展的一项航空技术。对于固定翼飞机来说，垂直起飞相较于其他起飞方式拥有无可比拟的优势：具有垂直起降能力的飞机所需的起飞面积相对较小，尤其是空间有限的小型航母，可大大增加航母的载机数量；垂直起飞主要依靠飞机自身的设计和功能，不需要像弹射起飞那样复杂的装置机构，大大节省了航母的设计、制造和维护成本。不过，垂直起降技术本身对飞机的性能有较大影响，为实现垂直起飞，飞机的起飞重量要远远小于发动机推力，使得有效载荷受限，载弹量和燃料装载较少，加上起飞阶段需要发动机大推力运转，会大大增加燃料消耗，进而影响舰载机的航程，减小作战半径。另外，拥有垂直起降技术的发动机相对复杂，制造和维护成本相对较高。因此，这种飞机通常采用短距离滑跃的方式起飞，垂直降落。

降落

人员引导

1922年，美国“兰利号”航母作为飞机起降平台进行了大量实验，而第一任指挥官肯尼斯·怀廷会在每次飞机降落时，手持摄影机记录，以便进行技术评估。早期的舰载机在降落时没有信号引导，全凭飞行员过硬的驾驶技术。当时的飞行员发现，即便在降落关键阶段驾驶舱视线被机头遮挡，他们也能看到在甲板跑道边录像的怀廷。有时飞机进近姿态不正确，怀廷还会挥舞手臂发出警告，而这些飞行员都能看得一清二楚。久而久之，为了提高着舰成功率，航母会专门安排有经验的飞行员负责引导飞机降落。这些人被称为着陆信号官（LSO），他们通常双手各握一面小彩旗或桨形旗，通过不同动作向飞行员传递“是否与甲板对齐”“下滑速度、高度是否合适”“飞行速度快慢”等信号。

光学引导

舰载机降落信号官出现后很快便成为航母的标配，但在一些特殊情况如夜间或恶劣气象条件下，飞行员很难看清信号官的动作，导致降落失败。而随着喷气式飞机的普及，这种情况越发严重——早期的喷气式飞机油门响应比较慢，致使降落阶段飞行员操纵的容错概率很低。为解决这个问题，1951年英国航母指挥官古德哈特提议，用凹面镜投射的光路引导飞行员降落。很快，海军航空委员会认可了古德哈特的想法，并于1953年开始测试。由于测试十分成功，1955年“本宁顿号”航母正式安装了着陆指示灯，大大提高了飞行员的反应速度。后来随着技术的提升，凹面镜被换成了菲涅尔透镜，光源由单色升级为多色，可发出更多信号。

阻拦索/阻拦网

拦阻索是让滑跑降落的舰载机快速减速的装置。舰载机准备降落时先要进入绕航母飞行的环形航线，以降低飞行高度和速度。着舰阶段，舰载机的速度要降低到进近时速，此时飞行员放下起落架、襟翼与减速板，并下放阻拦钩。航母甲板上通常会布置4条横向的阻拦索，舰载机在着舰后要保证机尾的阻拦钩挂上其中一条。阻拦网是一张横向张开在着舰区的巨大尼龙网，一般设在第3和第4根阻拦索之间，宽略大于阻拦索，可承受的冲力大于拦阻索。阻拦网通常是危急情况下使用的应急设备，当舰载机因故不能放下阻拦钩或因其他故障不能正常着舰时，可使用阻拦网拦截。

柔性跑道

第二次世界大战后，喷气式舰载机的实验为航母的发展带来了新的希望和方向。同时，新技术的出现也让不同国家开始思考舰载机新的起降方式。英国范堡罗皇家飞机协会的专家认为，起落架是飞机最脆弱和最容易出事的部件。如果去掉，可能会使飞机在航母上降落更安全。此外，由于没有螺旋桨影响，喷气式飞机具有直接使用机身降落的先天优势。当时曾出现过许多方案，如采用水上浮筒跑道、铺满松软沙子的跑道，甚至是可滑动的推车等。最终，格林少校提出使用软橡胶制成柔性跑道的方案得到批准。

1947年底，他先是在地面建立了一条柔性跑道，由传奇航母飞行员埃里克·布朗驾驶德哈维兰战斗机进行测试。第一次飞行时由于速度过快，飞机在着陆后被跑道弹起，几次颠簸后撞到了尽头的坡道才停止。之后，他在这条跑道上陆续进行了200余次试验，终于能出色地完成着陆任务。之后，他们开始在真正的航母上测试，也获得了成功。不过这种柔性跑道对航母的制造要求较高，且只适用于少数飞机。后来，随着新型舰载机的尺寸越来越大，重量提高后柔性跑道无法满足降落要求，逐渐被放弃使用。

自动着舰系统/“魔毯”系统

为克服恶劣天气、海况对着舰的影响，降低飞行员的着舰负荷，美国海军提出了自动着舰系统，特别是在大气扰动、甲板运动、低能见度及飞行员飞行疲劳等情况下，自动着舰系统更为重要。该系统由舰载设备和机载设备两大部分组成，当舰载机进入着舰航线后，进场的导引由机载仪表着陆系统完成：自动着舰系统会将测得的舰载机空间位置信息与甲板运动信息输入计算机，处理后与预先设定的理想着舰轨迹比较，得出空间位置误差信息，之后将修正指令以数据形式发送至舰载机。飞行员可根据这些指令，按设定的理想轨迹完成着舰。

为进一步降低人工着舰的操纵负荷，提高着舰安全性，美国海军又提出了精密着舰的先进控制与显示技术（“魔毯”系统），并于2016年在F/A-18F飞机上取得初步试验验证结果。“魔毯”系统的本质是飞控系统在舰载机进近着舰过程中的一种工作模态，通过一系列的解耦动作实现飞机迎角与速度的自动保持，以便飞行员可以快速、准确、可重复地修正误差，提高着舰精度。