封面與題圖為一架參與了柔性甲板試驗的編號為VT795的“海吸血鬼”式噴氣戰鬥機,正停在轉移飛機用的手推車上,照片拍攝於範堡羅機場。
本文為2022年10月14日釋出舊文的重新修訂版,敬請讀者留意。
本文由今日頭條使用者18英寸的無比(曾用名:18inch無比、16英寸的無比,B站賬號:凡人無比,戰列艦論壇使用者:qom)創作。
一切為了噴氣機
隨著對早期噴氣機在航母上著陸情況的分析,(當時的)科學家們預測如果新一代飛機,特別是戰鬥機在航母上使用,由於其設計用於高空高速飛行的機翼有望帶來更高的起飛與著陸速度,所以航母技術與航母著艦技術都需要發生根本性的變化。糟糕的是,噴氣機的“高速”機翼預計會很薄,無法容納能夠吸收因高速在甲板著陸時不斷增加的衝擊速度的大型起落架。
為了尋求解決上述問題的方案,英國皇家航空研究院(Royal Aircraft Establishment,簡稱RAE)的新任海軍飛機部部長博丁頓提議使用無起落架的飛機,飛機將降落在安裝在傳統鋼製飛行甲板上的柔性甲板上。博丁頓的想法基於這樣一種邏輯,即能夠實現短距離起飛和著陸的裝置(彈射器、阻攔索)不是在飛機上,而是在航母上,只要飛機能在航母上安全著陸就行了。並且顯而易見的是,沒有起落架的飛機將比有起落架的同類飛機要輕,在給定的發動機推力下具有更好的效能。但是缺點同樣是顯著的,沒有起落架的飛機無法在柔性甲板上著陸後滑行,將其回收到機庫中以及整備的難度將大大增加,也無法在沒有柔性甲板的航母與機場上著陸。
VT795號“海吸血鬼”的另一張照片,此時它正在範堡羅機場進行柔性甲板的陸上試驗。
有益的嘗試
儘管二戰結束後英國的經濟形勢嚴峻,但海軍部對噴氣機需要在在航母上以135節甚至更高的速度著陸的情況非常關注,仍然撥款資助了“軟式著陸”試驗專案。第一個柔性甲板建造在範堡羅機場(RAE的所在地);第二個則建造在“勇士”號輕型航母(HMS Warrior)上,當時該艦剛結束在加拿大海軍的租借服務。
正在穿越獅門大橋(Lions Gate Bridge)的“勇士”號輕型航母,此時的她正在加拿大海軍內服役,照片拍攝於1946-1947年。
兩個柔性甲板都由橡膠製成的軟管組成,裡面填充了壓縮空氣,軟管上覆蓋了一層橡膠膜,形成了為飛機降落的表面。甲板安裝了美國海軍制式Mk4型著陸阻攔裝置,驅動裝置位於甲板左右兩側,其阻攔索最大拉出長度僅為160英尺(約49米),這限制了飛機的進場速度,因此甲板只能在規定的最小風力條件下使用。最初的陸上試驗由一架經過改裝的編號為TG286的德·哈維蘭“吸血鬼”式噴氣戰鬥機進行,隨後的艦上試驗與陸上試驗均由同樣經過改裝後的“海吸血鬼”式F.21型噴氣戰鬥機進行。
正在安裝柔性甲板的“勇士”號輕航,此時她正停泊在樸次茅斯船塢的噴泉湖碼頭(Fountain Lake Jetty)。
博丁頓的建議是,飛機以高於失速的速度低空平飛飛過柔性甲板,然後放下著陸鉤,不關閉節流閥,每次低空進場都被視為潛在的“著陸失敗”,直到飛行員感覺到自己飛機的著艦鉤掛住了阻攔索並減速為止,阻攔索的位置高於柔性甲板。陸上試驗表明,如果飛機沒有成功掛上阻攔索,之後它可以成功飛離柔性甲板,不會因為失速墜落或者停在甲板上。“海吸血鬼”式戰鬥機的著艦鉤與機身底部的之間距離很小,降落時機身底部離甲板自然也很近,而陸上試驗與海上試驗所搭建的跑道都比周圍環境高出約兩英尺(0.6米),因此飛行員很難準確的把握著陸高度。
所有的早期著陸試驗都在陸上試驗場進行,均由海軍少校飛官埃裡克·布朗(Lieutenant Commander Eric Brown RN)進行試飛,他每次實驗都努力準確地飛出著陸所需的低空高度與速度。但有一次,布朗在進場時飛得太低,直接撞上了高出地面的柔性跑道,TG268號“吸血鬼”飛機嚴重受損,好在他本人沒有出事。在之後的海上試驗時人們注意到,布朗在著陸時將機頭向下推,在飛機快要到達阻攔索時儘量將飛機腹部對著甲板飛行,以增加掛住阻攔索的機會。
剛剛在其兩座飛機升降機之間加裝了柔性甲板的“勇士”號輕航,此時她正停泊在樸次茅斯船塢旁的碼頭。
埃裡克·布朗,英國海軍史上最出色的試飛員。目前人類歷史上駕駛飛機在航母上起降次數最多的飛行員,也是人類歷史上第一個駕駛噴氣機在航母上起降的飛行員。
海上試驗的始末
1948年11月,英國海軍“勇士”號輕型航母首次進行了柔性甲板著陸試驗,試驗使用了修復後的TG286號“吸血鬼”式噴氣戰鬥機和三架由英國海軍航空兵部隊位於索倫特海峽畔的李村(Lee-on-Solent)的航空站(它當時還有另一個稱呼,HMS Daedalus)執行的“海吸血鬼”式F21.s3型噴氣戰鬥機。11月3日,布朗飛官駕駛TG268在“勇士”號的柔性甲板上進行了一次低空飛行,然後以7800磅(約3538千克)的重量和96海里每小時的指示空速成功著艦,飛機掛住阻攔索時的速度為61海里每小時,甲板上的風速穩定在35海里每小時。飛機在甲板上停穩後,用起重機吊起以便其展開起落架,然後吊到柔性甲板前方未鋪設柔性跑道的飛行甲板上。TG286利用這300英尺的飛行甲板自行起飛,飛往索倫特的李海軍航空站。
從11月4日起,開始使用重量為8000磅(約3629千克)的“海吸血鬼”式噴氣機來進行試驗。同樣是低空飛行,然後憑飛行員的經驗掛住阻攔索。但在第一次著艦時左翼突然下傾並撞上了阻攔索,但依然成功著艦。為了避免再次出現此種危險情況,阻攔索的凸起跨度從45英尺減少到25英尺。一名著艦指揮官(Deck Landing Control Officer,職能跟美國的LSO、Landing Safety Officer相同,故採用同一譯名)被安排到艦尾甲板,以監控飛機在低空進場時的高度,不過他不會給出“允許著艦”(英文‘cut’)的指令,因為飛機是要飛越阻攔索。
11月9日,VT805號“海吸血鬼”戰鬥機在14時45分與14時50分兩次試圖著艦時都遇到了問題。飛機的著艦鉤兩次都碰到了阻攔索,但是阻攔索打到了著艦鉤的吊杆上,導致著艦鉤脫離阻攔索。不過飛機兩次都安全的落在了柔性甲板上,然後沿著甲板滑行,之後成功爬升復飛。在觀看了影像記錄後,技術人員認為著艦鉤形狀需要修改。範堡羅的陸上試驗基地製作了改進型著艦鉤,鉤子嘴部被拉長,吊杆與機身之間的角度縮小為18度。使用新型著艦鉤的飛機先在陸上進行了驗證著陸,11月23日恢復了海上試驗,海上試驗專案中包括了偏離甲板中心的著艦和在高達77海里每小時速度下進行進場著艦。
最後一次著艦是在12月6日由VT803號飛機實施,當時的進場速度為85節、重量9000磅(約4082千克)、甲板上的風力為22海里每小時(22節)、指示空速為107節。但是阻攔裝置中的高壓接頭失效,導致阻攔裝置觸底,使飛機承受了5.4克的阻滯力。因此VT803號機必須要進行仔細的檢查才能重新起飛,阻攔裝置也需要修理。再進行了總計21次的成功著艦之後,這一海上試驗階段被認為已經完成。11月25日,VT805號機由“勇士”號輕航的BH 3型液壓彈射器彈射起飛,這是英國海軍首次使用彈射器彈射帶有前輪起落架的噴氣機。
兩架停放在位於蘇塞克斯的英國海軍福特航空站(RNAS Ford in Sussex,最初為英國空軍的航空站,設立於1917年。現在此地已挪作他用。有趣的是,該地在20世紀20年代至30年代曾經是美國福特汽車公司三驅飛機業務總部所在地,“福特公司在福特機場”)的參與“柔性甲板”試驗的“海吸血鬼”式噴氣戰鬥機。沒有起落架的飛機除了重量更輕速度更快這個優點之外,還可以透過圖中所示“疊壓機翼”的方式增加機庫收納空間。
1949年3月,英國海軍在“勇士”號上又進行了進一步的柔性甲板試驗。這一次,英國人將兩套Mk4型阻攔裝置串聯,這樣阻攔索的總拉出長度增加到了290英尺(約88米),允許著艦速度也增至120節。除了布朗少校外,還有五名駕駛經驗各不同的飛行員進行了著艦試驗。這一階段的試驗再次取得了成功,證明了無起落架噴氣機可以安全的降落在柔性甲板上,同時還證明了“軟式著陸”的一大根本性問題,一旦飛機在柔性甲板上停止滑行,將其移出著陸區是一件既困難又緩慢的事。
使用起落架的飛機在有直通甲板和阻攔裝置的航母上著艦頻率率為一分鐘兩架,這意味著在60海里每小時的速度下,當第一架飛機鉤住阻攔索時,第二架準備著陸的飛機就應該在距離航母1000碼(約914米)處轉彎。以1000碼為可以接受的最小安全距離,博丁頓部長認為,以110海里每小時的速度降落的飛機應該能夠達到每一架16秒,即每分鐘四架的著艦架次。假設在即將著艦的飛機距離航母僅200碼時,尚未清空甲板的訊號才被解除,那每次飛機著艦後留給艦員清空柔性飛行甲板的時間只有12秒。
可是在實際的試驗中,要花五分鐘的時間才能將飛機從柔性甲板上移除;首先要將沒有起落架的飛機用吊車吊起來,然後放到專門用來移動飛機的手推車上。五分鐘的著艦間隔顯然是無法讓人接受的。海軍航空部(NAD,Naval Air Division, RN)為此提出了許多解決方案,但是這些看上去很巧妙的方案均未能解決清空飛行甲板時間過長的問題。
另外還有一些從未被當時的人們認真考慮過的問題。比如艦載機會經常使用外掛架來掛載武器和副油箱,而使用外掛架的飛機無法在柔性甲板上著陸,因為這樣會導致外掛架(及掛載的物品)與柔性甲板都出現損壞。還有,直升機和螺旋槳驅動飛機始終需要傳統的“鋼甲板”(‘steeI deck’)來進行起降,而柔性甲板又佔用了飛行甲板的絕大部分空間。
美國海軍對英國人的柔性甲板也有很大的興趣,並派出了觀察員全程參與了柔性甲板在陸上與海上的試驗。後來又派出一名試飛員(海軍飛行員唐納德·達文波特·恩根,Donald Davenport Engen)參與了在海上的試驗。1953年,美國海軍在馬里蘭州的帕塔克森特河海軍航空站(Naval Air Station Patuxent River)建造了一座柔性甲板,用兩架改裝後的F9F-7“美洲獅”戰鬥機進行了自己的試驗。
一架停放在手推車上的“海吸血鬼”式噴氣戰鬥機,拍攝於“勇士”號航母上。由於沒有起落架,飛機必須由手推車來進行移動,移動飛機時需要一個人數眾多的隊伍來小心翼翼的操作。
拋磚引玉
柔性甲板分離的起飛與著艦操作區域導致了將飛行甲板操作區域分成起飛與著艦兩塊甲板想法的提出,設想是這樣的:將飛機從機庫中彈射起飛,然後再降落到機庫頂部的安裝有柔性甲板的著艦甲板上。這個設想跟20多年前英國海軍在“暴怒”號、“光榮”號、“勇敢”號航母上使用兩段式飛行甲板的思路幾乎一模一樣。
未來可能使用柔性甲板技術的航母草圖,用於展示其“先進性”。繪製於1949年。
在有關分離式飛行甲板的一系列討論中,英國海軍軍官丹尼斯·坎貝爾(Dennis Royle Farquharson Cambell)提議將著陸甲板上安裝有柔性甲板的區域沿著甲板的中心線向右舷徑向偏移,降落後的飛機可以直接移至位於左舷的停機區,這樣可以提高畫質空柔性甲板的速度。美國海軍在1952年11月的一份機密報告表示:在8度向左傾斜的柔性甲板上使用絞車驅動的纜繩將飛機拖離的裝置時,可以直接將飛機以橫向平移的方式拖離柔性甲板。原本在傳統的柔性甲板上,需要15秒才能將飛機拖離。使用傾斜甲板後,這一時間將大大縮短。坎貝爾的提議最終演變成了當代航空母艦上普遍使用的斜角甲板。
一架正在準備由纜繩拖動至手推車上“海吸血鬼”式戰鬥機,柔性甲板上灑滿了海水,以減少摩擦力來幫助其移動。
採用斜角甲板並使用柔性甲板的航母草圖,繪製於20世紀50年代初。英美兩國有關柔性甲板的試驗在1954年時終止,但是其催生出的斜角甲板卻成為了此後各國航母的標配。
文章參考的資料和引用的圖片來源:
《A Century of Carrier Aviation: The Evolution of Ships and Shipborne Aircraft》,David Hobbs著
《Warpaint Series No. 27 - De Havilland Vampire》 ,W. A. Harrison著
en.wikipedia.org/wiki/Eric_Brown_(pilot)
en.wikipedia.org/wiki/HM_Prison_Ford
en.wikipedia.org/wiki/RNAS_Lee-on-Solent_(HMS_Daedalus)
https://en.wikipedia.org/wiki/HMS_Warrior_(R31)
yaptonhistory.org.uk
https://www.usni.org/