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航空母舰作为现代海军的核心力量,其舰载机的起降作业一直是衡量航母战斗力的关键指标。
纵观航母发展史,无论是二战时期的活塞式舰载机,还是后来的喷气式舰载机,逆风航行始终是航母放飞舰载机时的重要选择。
二战时期,是航母舰载机甲板作业流程的奠基阶段,彼时的舰载机多为活塞式发动机驱动,采用发动机前置、后三点式起落架布局与平直翼设计。
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图:埃塞克斯级航母
这种构型赋予了飞机优异的低速性能,不仅失速速度低,低速状态下的操纵性也更为灵活,加之机身重量普遍较轻,理论上对起降环境的要求相对宽松。
同时,早期航母多采用直通式甲板,甲板上空的气流场相对简单,没有复杂结构产生的乱流干扰。即便如此,各国海军仍普遍选择让航母逆风航行放飞舰载机,核心原因在于逆风能够显著提升机翼产生的升力。
根据空气动力学原理,飞机升力的大小与气流相对速度的平方成正比,逆风航行时,甲板风速度与舰载机滑跑速度叠加,相当于大幅提升了机翼与空气的相对运动速度。
在甲板长度仅有百米的航母上,这种升力增益能让舰载机在更短距离内达到起飞速度,或在同等滑跑距离下携带更多燃油与弹药,这在战况瞬息万变的海战中直接关系到任务成败。正是这一简单却关键的操作,奠定了航母舰载机起降的基本原则。
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【F-8"十字军战士"喷气式舰载机】
随着F-8"十字军战士"、F-4"鬼怪" 等机型的服役,舰载机正式迈入喷气时代。而改变甲板坡度,使舰载机在滑跑过程中强制抬头,从而增大迎角,使升力达到起飞要求的滑跃起飞航母也在这一时期出现。
滑跃起飞,要求舰载机滑出时,相对于甲板的末速度,加上飞机前进方向的逆风风速,必须大于起飞速度,才足够安全。
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与此同时,为解决舰载机起降冲突而诞生的斜角甲板,使甲板气流场变得异常复杂,舰岛、甲板边缘与舰载机自身产生的乱流和涡旋交织,进一步加剧了起飞风险。
因此,逆风航行不仅能通过叠加相对空速增加升力,以完成舰载机滑跃起飞,更能稳定甲板上空的气流环境,减少乱流对飞机起降的干扰,成为保障起飞安全的重要措施。
弹射器的出现,则彻底改变了舰载机的起飞逻辑,使航母对逆风航行以叠加风速的需求降低,但航母高速航行产生的逆向风速,对于弹射起飞而言同样重要,这一点在美军航母的甲板作业中体现得尤为明显。
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【世界上第一艘正式装备蒸汽弹射装置的航母——汉考克号】
无论是早期的蒸汽弹射器还是如今福特级的电磁弹射器,其核心功能都是通过短时间内的强力加速,让舰载机在有限甲板距离内达到起飞所需的表速。
但舰载机的起飞表速本质上是弹射器末速度与甲板风速的矢量和,美军航母操作手册明确要求,舰载机离开弹射器时必须达到"抬鼻轮速度",否则将直接失速坠海,毫无改出机会。
根据美军数据,甲板风通常需保持在20-24节以上,才能满足安全起飞要求,而以20节左右航速航行产生逆向风速,正是获取稳定甲板风最有效的方式。
更需注意的是,弹射起飞还面临侧风与下洗风的威胁,舰载机离舰后,翼尖涡旋产生的向下气流会减小迎角,导致升力骤降,而稳定的逆风能够有效抵消下洗风的不利影响,为战机提供关键的升力冗余。
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【我国首艘自主设计建造的电磁弹射型航空母舰——福建舰】
当视线转向中国海军的福建舰,这款完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母,虽代表着全球航母技术的最高水平之一,却同样无法摆脱对逆风的依赖。
电磁弹射技术凭借能量效率高、控制精度好、适应性广的优势,能够精准匹配不同重量舰载机的加速需求,从歼-15T重型战斗机到空警-600 预警机,均可通过弹射系统实现高效放飞。
但无论技术如何升级,舰载机起飞依赖升力的物理原理从未改变。福建舰在第七次海试中进行的最小半径转弯与高速机动测试,其核心目的之一便是创造理想的逆风环境。
根据数据显示,当福建舰以30节航速航行时,甲板实际风速可达40节,能让歼-15T战机的起飞效率更高,挂载能力也可以提高。
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对重型舰载机而言,这种升力增益不仅能提升起飞的安全性,更能降低弹射器的能量输出,减少设备损耗以延长使用寿命。
在实战场景下,逆风带来的无成本性能提升更为关键,现代航母强调高强度出动能力,逆风能让福建舰在相同时间内放飞更多舰载机,同时为战机预留更大的燃油与弹药载荷空间。
从百年前木制双翼机的首次离舰,到福建舰上电磁弹射的蓄势待发,舰载机起飞技术经历了多次迭代,标志着航母战力的跃升,但直到物理世界发生变化的那一天之前,逆风一直都会是舰载机起飞作业中不可或缺的重要因素。
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