Снаряжение для задержания - Arresting gear

Снаряжение для задержания
ВМС США 020312-N-7265D-005 F-14.jpg
An F-14 Tomcat спускается, чтобы произвести посадку на аэродинамической стойке USSТеодор Рузвельт (CVN-71) в 2002

An тормозной механизм, или разрядник, это механическая система, используемая для быстрого замедлить самолет как он земли. Арестованное снаряжение включено авианосцы является важным компонентом морская авиация, и чаще всего он используется на КАТОБАР и СТОБАР авианосцы. Подобные системы также используются на наземных аэродромах для экспедиционного или аварийного использования. Типичные системы состоят из нескольких стальных тросов, проложенных через посадочную площадку самолета, предназначенных для захвата самолетом. крюк. Во время обычного ареста задний крюк зацепляется за трос, и самолет кинетическая энергия передается на гидравлические демпфирующие системы, закрепленные под несущей палубой. Существуют и другие связанные системы, которые используют сети для захвата крыльев самолета или шасси. Эти баррикада и барьер системы используются только для аварийной остановки самолетов без исправных хвостовых крюков.

История

Фейри III-F самолет приземляется на борт британского авианосца HMSЯростный примерно в начале 1930-х гг. Тросы фиксатора видны над кабиной экипажа.

Системы задерживающего троса были изобретены Хью Робинсон[когда? ] и использовались Юджин Эли при первой посадке на корабль - броненосный крейсер USSПенсильвания 18 января 1911 года. В этих ранних системах кабели проходили через шкивы и прикреплялись к мертвым грузам, таким как мешки с песком. Более современные предохранительные тросы были испытаны на HMSМужественный в июне 1931 г. по проекту командующего К. К. Митчелл.[1]

Современный Авианосцы ВМС США установить тормозной механизм Mark 7 Mod 3, который способен поднять самолет массой 50 000 фунтов (23 000 кг) на начальной скорости 130 узлов на расстояние 344 фута (105 м) за две секунды.[2]:52 Система спроектирована так, чтобы поглощать теоретическую максимальную энергию 47 500 000 фут-фунтов (64,4 МДж) при максимальном выходе кабеля.

До введения угловая кабина пилота были использованы две системы (в дополнение к палубным тросам) для предотвращения столкновения приземляющихся самолетов с припаркованными самолетами дальше вперед по кабине экипажа: барьер и баррикада. Если бы крюк самолета не зацепился за трос, его шасси зацепилось бы сетью высотой 3–4 фута (0,91–1,22 м), известной как барьер. Если самолет зацепится за провод при приземлении, барьер можно будет быстро опустить, чтобы самолет мог над ним рулить. Последней защитной сеткой был баррикада, большая сетка высотой 15 футов (4,6 м), которая не позволяла приземляющемуся самолету врезаться в другой самолет, припаркованный на носу. Заграждения больше не используются, хотя наземные тормозные механизмы иногда называют «заграждениями». Баррикады все еще используются на борту авианосцев, но они устанавливаются и используются только в экстренных случаях.

Операция

Крестовина через миллисекунды после того, как над ней пролетит носовое колесо самолета. Арочные опоры бывают рессоры которые поднимают подвеску над кабиной пилота.

Обычная задержка достигается, когда фиксирующий крюк приближающегося самолета входит в зацепление с одной из подвески палубы.[3] Когда приземляющийся самолет зацепляется за подвесную палубу, сила поступательного движения приземляющегося самолета передается на покупной кабель, который через шкивы направляется к тормозному двигателю, расположенному в машинном отделении под кабиной экипажа или с обеих сторон ВПП. По мере того как блокируемый самолет выдергивает палубную подвеску и кабель покупки, кинетическая энергия Самолет передается механической энергии тросов, а тормозной двигатель передает механическую энергию тросов гидравлической энергии. Эта классическая система гидравлического торможения теперь заменяется системой, использующей электромагнетизм, в которой поглощение энергии регулируется турбоэлектрическим двигателем. Тормозной двигатель обеспечивает плавную управляемую остановку приземляющегося самолета. По завершении ареста фиксирующий крюк самолета отсоединяется от подвески на палубе, которая затем возвращается в нормальное положение.

Системы морского базирования

А Грумман A-6 Злоумышленник собирается поймать провод №3.

Современные авианосцы обычно имеют три или четыре фиксирующих троса, проложенных поперек посадочной площадки. Все операторы США в Нимиц-класс, вместе с Предприятие, иметь четыре провода, за исключением USSРональд Рейган и USSДжордж Х.В. Буш, которых всего три.[4] Джеральд Р. Форд-класс перевозчиков также будет три. Пилоты стремятся использовать второй провод для трехпроводной конфигурации или третий провод для четырехпроводной конфигурации, чтобы снизить риск короткого замыкания при посадке. Самолет, заходящий на посадку на авианосец, находится примерно на 85% полностью открытой дроссельной заслонке. При приземлении пилот включает дроссельные заслонки на полную мощность. в F / A-18E / F Супер Хорнет и EA-18G Growler самолет автоматически снижает тягу двигателя до 70%, как только обнаруживается замедление успешного торможения. Эта функция может быть отменена пилотом, выбрав максимальный форсаж. Если самолету не удается поймать фиксирующий трос, возникает состояние, известное как "болтер ", у самолета достаточно мощности, чтобы продолжить движение по угловая кабина пилота и снова подняться в воздух. Как только аэрофинишер останавливает самолет, пилот переводит дроссели на холостой ход, поднимает крюк и выруливает.

Помимо американских CVN (ядерных авианосцы ), французский Шарль де Голль, российский Адмирал Кузнецов, бразильский Сан-Паулу, китайский Ляонин, а также индийский Викрамадитья являются действующими или будущими авианосцами с установленными аэрофинишерами.

Наземные системы

Морская пехота США работа над тормозным механизмом для наземной тормозной системы. Обратите внимание на катушку для нейлоновой ленты в качестве фона.

Действующие наземные военные аэродромы истребитель или струя тренер В самолетах также используются тормозные механизмы, хотя они необходимы не для всех посадок. Вместо этого они используются для посадки самолетов на короткие или временные взлетно-посадочные полосы или в аварийных ситуациях, связанных с отказом тормозов, проблемами рулевого управления или в других ситуациях, в которых использование всей длины взлетно-посадочной полосы невозможно или безопасно. Существует три основных типа наземных систем: постоянное, экспедиционное и запасное.

An F-16 производит арест.

Постоянные системы установлены почти на всех военных аэродромах США, где эксплуатируются истребители или учебно-тренировочные самолеты. Экспедиционные системы аналогичны постоянным системам и используются для посадки самолетов на короткие или временные взлетно-посадочные полосы. Экспедиционные системы предназначены для установки или удаления всего за несколько часов.

В качестве резервной системы обычно используется защитное снаряжение, состоящее из крюковых тросов и / или эластичных сеток, известных как барьеры. Барьерные сетки захватывают крылья и фюзеляж самолета и используют тормозной двигатель или другие методы, такие как якорные цепи или связки тканого текстильного материала, для замедления самолета. На некоторых наземных аэродромах, где зона захвата коротка, серия бетонных блоков, называемая система улавливания материалов используется. Эти материалы используются для захвата шасси самолета и замедления его за счет сопротивления качению и трения. Самолеты останавливаются передачей энергии, необходимой для дробления блоков.

Первое использование заграждения на военном аэродроме было во время Корейская война когда реактивным истребителям приходилось действовать с более коротких аэродромов, где не было права на ошибку. Используемая система была просто пересадкой барьера Дэвиса, используемого на авианосцах с прямой палубой, чтобы любой самолет, который не прошел через предохранительные тросы, не врезался в самолет, припаркованный перед посадочной площадкой. Но вместо более сложной гидравлической системы, используемой на авианосцах для остановки самолета при столкновении с препятствием, наземная система использовала тяжелые судовые якорные цепи, чтобы остановить самолет.[5]

Компоненты

Новые подвески Cross Deck свернуты в спираль и готовы к быстрой установке.

Основными системами, которые составляют типичное тормозное устройство, являются крюк-трос или подвески, кабели или ленты, шкивы и тормозные двигатели.[6]

Подвеска Cross Deck

Механика с шестерней A заменяет листовую рессору.

Подвески поперечной палубы, также известные как фиксирующие тросы или тросы, представляют собой гибкие стальные тросы, которые натянуты на посадочную площадку и зацепляются фиксирующий крюк прибывающего самолета. На авианосцах есть три или четыре троса, пронумерованные 1–4 от кормы до носа. Подвески изготавливаются из 1 дюйма (25 мм), 1-1 / 4 (32 мм) дюйма или 1-3 / 8 дюйма (35 мм). диаметр трос. Каждый трос состоит из множества прядей, скрученных вокруг смазанного маслом конопля центральный сердечник, который обеспечивает «подушку» для каждой жилы, а также обеспечивает смазку кабеля. Концы кабеля оснащены клеммными муфтами, предназначенными для быстрого отсоединения при замене, и могут быть быстро отсоединены и заменены (примерно за 2–3 минуты на авианосцах).[6] На американских перевозчиках тросы снимаются и заменяются после каждых 125 арестованных посадок.[7] Отдельные кабели часто удаляются и оставляются «зачищенными», чтобы выполнять техническое обслуживание других компонентов тормозного механизма во время восстановления самолета (с использованием других оперативных систем). Проволочные опоры поднимают подвески палубы на несколько дюймов, чтобы их можно было подхватить хвостовым крюком приземляющегося самолета. Проволочные опоры на носителях представляют собой просто изогнутые стальные листовые рессоры, которые могут изгибаться, позволяя самолету рулить по установленной подвеске на палубе. В наземных системах резиновые опоры в форме «пончика» приподнимают кабель над поверхностью взлетно-посадочной полосы минимум на 2 дюйма (51 мм).

Купите кабели или ленты

Покупной трос представляет собой трос, который очень похож на фиксирующий трос. Однако они намного длиннее и не предназначены для легкого удаления. На каждый фиксирующий кабель приходится два покупных кабеля, и они подключаются к каждому концу фиксирующего провода. Приобретенные кабели подключают тормозной трос к двигателям тормозного механизма и «расплачиваются», когда тормозной трос задействуется самолетом. Когда приближающийся самолет зацепляется за подвеску на палубе, покупной трос передает силу приземляющегося самолета от палубного шасси на тормозной двигатель. Подвеска (фиксирующий провод) "обжимается" (прикрепляется) к покупному кабелю с помощью петли, созданной с помощью цинк нагревают до 540 ° C (1000 ° F). Такое изготовление на борту считается опасным, и сообщается, что ВМФ тестирует использование автоматизированного пресса, чтобы сделать это более безопасно.[2]:56[6] В наземных системах вместо покупных кабелей используются тяжелые нейлоновые ленты, но они выполняют ту же функцию.

Шкивы

Купите кабели или ленты, проходящие через шкивы в кабине экипажа или вдоль взлетно-посадочной полосы к тормозным двигателям. Шкивы демпфера действуют как гидравлические амортизаторы, что обеспечивает повышенные скорости посадки.

Тормозной механизм распылительного типа

В 1957 году концепция поршня, протягиваемого через водяную трубку, была впервые использована в качестве дешевой тормозной системы для наземных авиабаз.[8] В начале 1960-х годов британцы взяли эту базовую концепцию и разработали тормозную систему распылительного типа для использования на суше и на море. Двигатель имел гидроцилиндры, которые двигались по трубке, заполненной водой, с трубкой меньшего размера, расположенной рядом с отверстиями разного размера по всей длине. В Королевский флот утверждал, что не существует теоретического ограничения веса, но есть ограничение скорости.[9]

Остановка двигателей

An F / A-18 Hornet входит в зацепление с тросом №4, с белым выдвижным шкивом на переднем плане.

Каждый кулон имеет свои собственные системы двигателей, которые поглощают и рассеивают энергию, выделяемую при задержке приземляющегося самолета. На американском Нимиц-класс носители, используются гидропневматические системы, каждая массой 43 кг. короткие тонны (39 т ), в котором масло гидравлически вытесняется из цилиндра гидроцилиндром, подключенным к покупному кабелю, через регулирующий клапан.[2]:52[6] Основным усовершенствованием тормозного механизма стал клапан управления постоянным биением, который контролирует поток жидкости от цилиндра двигателя к гидроаккумулятору и предназначен для остановки всех самолетов с одинаковым биением независимо от массы и скорости. Вес самолета устанавливается оператором каждого двигателя тормозного механизма. Во время обычных операций для простоты используется «установка единого веса». Этот вес обычно является максимальным посадочным весом или "максимальным весом ловушки" для самолета. В некоторых случаях, как правило, при неисправностях самолета, влияющих на скорость захода на посадку, для обеспечения надлежащего поглощения энергии системой используется «установка единого веса». Эксплуатант получает вес самолета от начальника службы управления полетом. Затем оператор устанавливает клапан управления постоянным биением на соответствующую настройку веса для этого самолета. Давление в двигателе с тормозным механизмом устанавливается на постоянном уровне около 400 фунтов на квадратный дюйм (2800 кПа). Клапан постоянного биения (CROV) останавливает самолет, в отличие от гидравлического давления.[нужна цитата ]

Постоянные и экспедиционные наземные системы обычно состоят из двух тормозных двигателей, расположенных по обе стороны от взлетно-посадочной полосы. Тормозящие двигатели прикладывают тормозное усилие к барабанам, удерживающим покупные ленты, которые, в свою очередь, замедляют самолет и останавливают его. Двумя наиболее распространенными методами, используемыми тормозными двигателями наземного базирования для приложения тормозной силы, являются роторный фрикционный тормоз и роторно-гидравлические системы, или "водяной крутильщик". Роторный фрикционный тормоз - это просто гидравлический насос, соединенный с катушкой, который прикладывает градуированное давление к многодисковым тормозам, установленным на катушке. Роторная гидравлическая система представляет собой турбину внутри заполненного водой / гликолем корпуса, соединенного с барабаном. Турбулентность, создаваемая турбиной в смеси воды и гликоля во время остановки, оказывает сопротивление замедлению мотовила и остановке самолета. После освобождения летательного аппарата от троса ленты и трос втягиваются двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем, установленным на тормозном двигателе.[нужна цитата ]

Чрезмерное биение во время ареста - это состояние, известное как «два блока». Это название происходит от морского языка, когда вся леска протянута через систему шкивов, два блока шкивов соприкасаются, следовательно, «два заблокированы». Чрезмерное биение может быть вызвано неправильной настройкой тормозного механизма, избыточной полной массой самолета, превышением скорости зацепления самолета или избыточной тягой самолета, приложенной во время торможения. При смещении от центра также существует опасность повреждения тормозного механизма.[нужна цитата ]

Система посадки Advanced Arresting Gear

Основная статья: Продвинутое арестовывающее снаряжение

Электромагниты используются в новом Продвинутое арестовывающее снаряжение (AAG) на американских авианосцах. Текущая система (выше) полагается на гидравлику для замедления и остановки приземляющегося самолета. Несмотря на то, что гидравлическая система эффективна, что подтверждается более чем пятидесятилетним опытом внедрения, система AAG предлагает ряд улучшений. Существующая система не может захватывать беспилотные летательные аппараты (БПЛА), не повредив их из-за экстремальных нагрузок на планер. БПЛА не обладают необходимой массой, чтобы приводить в действие большой гидравлический поршень, используемый для захвата более тяжелых пилотируемых самолетов. С помощью электромагнита поглощение энергии регулируется турбо-электрическим двигателем. Это делает ловушку более плавной и снижает удары планера. Несмотря на то, что система будет выглядеть в кабине экипажа так же, как и ее предшественница, она будет более гибкой, безопасной и надежной и потребует меньше обслуживания и персонала.[10] Эта система проходит испытания на Военный корабль США Джеральд Р. Форд и будет установлен на всех Авианосцы класса Джеральд Р. Форд.

Баррикада

Несущая преграда в поднятом положении
А С-3А Викинг совершая аварийную посадку на баррикаду на кабине экипажа USSАвраам Линкольн (CVN-72). Самолет не смог вернуться в нормальное состояние после остановки из-за повреждения шасси.

Баррикада - это система аварийного восстановления, используемая только тогда, когда невозможно произвести обычную (подвесную) задержку. Баррикада обычно находится в походном состоянии и оснащается только при необходимости. Для создания баррикады ее натягивают поперек кабины пилота между стойками, которые поднимаются над кабиной пилота. Обустройство баррикад обычно практикуется персоналом летной палубы авианосцев США; хорошо обученный экипаж может выполнить задачу менее чем за три минуты.[6]

Стропа заграждения состоит из верхней и нижней горизонтальных грузовых ремней, соединенных друг с другом на концах. К каждой верхней и нижней грузовой лямке прикреплены пять вертикальных ремней, расположенных на расстоянии 20 футов друг от друга. Лента баррикады поднята на высоту примерно 20 футов. Лента заграждения зацепляется с крыльями приземляющегося самолета, при этом энергия передается от лямки заграждения через покупной трос к тормозному двигателю. После ограждения баррикад ремни и палубные тросы выбрасываются, а стойки опускаются обратно в их углубленные гнезда. Барьеры с баррикадами случаются редко, так как хвостовые крюки спроектированы так, чтобы быть чрезвычайно надежными, и самолет, возвращающийся из боя с такими серьезными повреждениями, скорее всего, не сможет приземлиться. Это устройство установлено на всех американских авианосцах и на французских авианосцах. Шарль де Голль, в то время как на бразильских авианосцах CATOBAR, а также на российских и индийских авианосцах STOBAR установлены только обычные аэрофинишеры.[нужна цитата ]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ https://www.gracesguide.co.uk/C._C._Mitchell
  2. ^ а б c Мола, Роджер (июнь – июль 2015 г.). "Кабельщики авианосца". Воздух и космос. Получено 10 мая 2018.
  3. ^ Киган, Джон (1989). Цена Адмиралтейства. Нью-Йорк: Викинг. п.276. ISBN  0-670-81416-4.
  4. ^ «Хорошо, два провода! Рональд Рейган (CVN 76) развивает новую технологию». thefreelibrary.com. 1 июля 2002 г.
  5. ^ Журналы Hearst (май 1954 г.). "'Аварийный барьер Tennis Net останавливает самолеты в конце взлетно-посадочной полосы ". Популярная механика. Журналы Hearst. п. 127.
  6. ^ а б c d е «Авиационный боцман. Помощник капитана Э. НАВЕДТРА 14310 (иногородний курс обучения)» (PDF). GlobalSecurity.org. Центр профессионального развития и технологий военно-морского образования и обучения. Июль 2001 г. Архивировано с оригинал (PDF) 18 октября 2014 г.
  7. ^ Резюме НАТОPS, стр. 6–8.
  8. ^ Журналы Hearst (апрель 1957 г.). «Новый метод посадки с реактивным двигателем позволяет самолету останавливаться в пределах 100 ярдов». Популярная механика. Журналы Hearst. п. 119.
  9. ^ "Мировые новости - предохранительное снаряжение распылительного типа" Международный рейс, 9 августа 1962 г.
  10. ^ Родригес, Кармело. «Тестирование запуска и восстановления». ITEA-SAN. Турбоэлектрический фиксатор. Отель Mission Valley, Сан-Диего. 16 июня 2005 г.

внешние ссылки