拦阻索堪称世界最贵的绳索,它是如何让20吨战机3秒停下的？( 四 ) _经验知识

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很多看过舰载机降落得人可能只知道舰载机只要勾住拦阻索就能降落在航母上。但是不明白得是一根大拇指粗的拦阻索。是如何在短短三四秒内让一架重达二十余吨的舰载机从二百多公里的时速减速到零的。而且这个过程中舰载机实际打开发动机处于加速状态。所以很多人对拦阻索背后的拦阻装置很是好奇。好奇的就是拦阻索是如何在短短三四秒内稳稳的拉住一架重达二十余吨的舰载机的。

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我们以美国尼米兹级核动力航母装备的MK7型液压拦阻装置为例来说明一下其原理是什么？是如何在短短几秒内歼几十吨舰载机稳稳拦截在甲板上的。其实在航母甲板下面共有四套液压拦阻装置。每套拦阻装置对应一根拦阻索。拦阻索在待命状态时是被甲板上的金属钢条支撑起来的。这样方便舰载机拦阻钩更快更稳的钩住拦阻索。当拦阻索被舰载机钩住被迅速拽出的时候。舰载机向前的冲跑力通过滑轮钢索传递到阻拦机中连接主油缸柱塞上的动滑轮组钢索上。动滑轮组便向阻拦机中固定滑轮组的方向运动。同时柱塞推动油缸中乙烯基乙二醇油液通过定长冲跑控制阀流向蓄能器。在整个液压油被挤压的过程中产生了巨大的阻尼。从而对飞机产生阻拦力。简单一点来说的话。就是舰载机钩住拦阻索并向外拉扯的过程中。链接拦阻索一头的液压油缸内缸被拽着挤压缸内的液压油。液压油被挤压到一定压力的时候开始产生阻尼。同时液压油比较粘稠。在挤压的过程中流速并不是很高。所以整个挤压过程还是比较线性的。在液压油被挤压的过程中舰载机作用在拦阻索上的拉力也被完全释放。舰载机就这样稳稳的降落在航母甲板上了。说白了其实和汽车上的液压减震器一个原理。

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美国最新一级的福特级核动力航母上改进了这一设计。因为MK7型液压拦阻系统因为液压油的原因。除了拦阻重量有一定上限外。还有一定下限。而且体积大反应速度慢等都是其缺点。所以福特级航母采用了一套结构简单、高效的电驱动水涡轮拦阻装置。这个水涡轮拦阻装置最早是美军为陆地上的战机设计研发的。其相比液压拦阻装置具有结构简单、拦截效率高、体积小、重量轻、价格便宜的优势。美军在其基础上增加了一套感应电机使得其拦阻过程更加线性、拦阻重量范围更广、同时还提升了水涡轮失效情况下的应急拦截能力。

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这套电驱动的水涡轮拦阻装置主要包括水力涡轮、带有一定惯量的锥形鼓轮、机械制动装置、感应电机以及一根连接以上构件的旋转轴组成。这个原理就更为简单了。依然是拦阻索被拽出的过程中。滑轮索从锥形鼓轮中牵出。使旋转轴转动。旋转轴连接的水力涡轮吸收了70%的舰载机动能。辅助的感应电机则通过传感器控制电机的转速。从而控制作用在旋转轴上的扭矩。使锥状鼓轮上的缆索以充分恒定的张力释放。最终实现舰载机的安全降落。

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这个水涡轮的原理其实和重型卡车上装的液力缓速器原理基本一样。同样是在拦阻索拽着锥形鼓轮高速转动的过程中。与锥形鼓轮硬链接的封闭式涡轮叶片也快速转动。并使得封闭箱体内的水被搅动挤压。由于水在一定密度下会产生极大的阻尼。这个阻尼最终反馈到锥形鼓轮上。从而让鼓轮的转速快速降下来。由于没有液压拦阻装置巨长的液压油缸和水的散热能力更快优势。这套水涡轮的拦阻效率更加高效。新增加的感应电机则相当于早前重卡上使用的电涡轮缓速器集成在液力缓速器中一个原理。

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像我国两艘航母上装备的拦阻索来历其实还算是运气的一种吧。当年中船重工在改建瓦良格号航母的时候虽然接近了航母所需的蒸汽轮机等核心装置。并且也顺利研制出我们自己的液压式拦阻装置。但是在关键的拦阻索上却没有任何进展。曾一度向国际社会发出招标计划。从从俄罗斯采购。这个时候河北保定的巨力集团（就是女星黄圣依老公家的家族企业）本是一家船舶用大型索具、吊钩的生产企业。看到这个招标后认为其招标要求和集团内曾自主研制过的一款钢索性能相似。随毛遂自荐向中船重工自荐。就这样我们国家航母所需的拦阻索就这样被解决了。