可伸出航母舰体外的舰载机跑道及跑道伸出的方法

摘要

本发明是一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，在航母的甲板上设有整体式舰载机跑道，在航母舰体内设有驱动机构驱动该跑道滑动，使该跑道的一部分伸出到舰体外；在该跑道的下面设有升降式甲板，该甲板用于填补该跑道一部分伸出舰外后舰上留下的空缺，该跑道与该甲板相互配合拼接后，形成一条平坦的加长的舰载机跑道；该跑道伸出舰外悬于海面部分由浮船及若干个临时漂浮物支撑，该跑道的伸出或收回是依靠驱动机构的驱动和/或由浮船的辅助推拉。一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，可降低了航母舰载机起飞和降落的难度和风险。

说明书

技术领域

本发明涉及航空母舰的构造，具体涉及一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法。

背景技术

航空母舰(简称航母)作为一种“超级”主战武器，威力主要在于其搭载的数十甚至上百架舰载战斗机所具有的控制极广大海域的能力。进可以攻击处于方圆数万平方公里海域内的目标，守可以防御来自同样广大海域内的各种武器的攻击。衡量航母的战斗力主要是衡量，在该航母上起飞的能发挥最大水平的舰载机的战斗力。

当今，世界各国海军航母舰载机的起飞方式主要有弹射起飞、滑跃起飞(滑翘起飞)和垂直/短距滑跑起飞等。弹射起飞是利用飞行甲板上布置的弹射装置，在一定行程内对舰载机施加推力，使其达到离舰起飞速度。滑跃起飞是利用航母艏部的上翘甲板，在机载发动机的大推力下实现起飞。垂直/短距滑跑起飞则是利用机载发动机的推力矢量控制来实现起飞，鉴于前苏联“雅克-38”垂直/短距离攻击机已随着“基辅”级航母一起退役，以及英国垂直/短距起降式“海鸥”战斗机的卸载量和航程难以满足需要，因此这种起飞方式目前用得较少。

蒸汽弹射起飞

二战后，喷气式舰载机相继搭载上舰。以当时舰载机的重量和发动机功率计算，需要滑跑1000多米的距离。即使当今吨位最大的“尼米兹”级航母，甲板跑道也不过300余米。如果没有大功率弹射器的助飞，全挂载的舰载机将难以升空。因此世界军工界都在观注研制功率更大的新型弹射器。

蒸汽弹射器问世于1950年8月，原型是英国海军航空兵预备队司令米切尔研制的，美国海军购买了专利并将其发展成熟。在工作原理上，蒸汽弹射器是以高压蒸汽推动活塞带动弹射轨道上的滑块，把与之相连的舰载机弹射出去。时至今日，只有美国全面掌握了蒸汽弹射器技术，连法国的中型“戴高乐”号核动力航母采用的也是美国蒸汽弹射技术。美国大型航母上的C-13-1型蒸汽弹射器冲程达到94.6米，可将36.3吨重的舰载机以185节(即339千米/小时)的高速弹射出去，能够满足F-14战斗机和E-2预警机的起飞要求。

滑跃起飞

滑跃起飞原理是把甲板斜坡上翘角视为抛射角。舰载机沿着上翘的斜坡冲向斜上方，形成斜抛运动。俄罗斯、英国、意大利、西班牙和印度等国由于技术限制，无法研制在技术上和工艺上过关的蒸汽弹射器，所以只能在本国航母舰艏安装一个跃台(斜坡甲板上翘角10°～15°)帮助起飞。舰载机在起飞的时候以自己的动力经由跃台的协助冲上空中。滑跃起飞的起飞重量及起飞效率不如弹射起飞。其作战效率远不如蒸汽弹射器。如苏-33战机战斗力强于F-14战机，是指当两者均能充分发挥各自的战斗力时。但当它们从各自的航母起飞后，情况就不是这样了。在美军航母上，F-14利用蒸汽弹射器起飞，即使全挂载也能顺利升空；而在俄罗斯“库兹湟佐夫”航母上，苏-33滑跃起飞时只能携带相当于实际挂载能力50％的有效挂载，这就重挫了这款重型制空战斗机的空战能力和作战半径。所以普遍认为“库兹湟佐夫”不是美国航母的对手。

研发中的电磁弹射

当然蒸汽弹射器也有不少缺点：

1、弹射器不仅占据较大甲板空间，还要在甲板下方设弹射器蒸汽储气罐，弹射器管路仓等设施。

2、需要自制淡水。蒸汽弹射器除了在舱内留出自身设备位置外，还需留出位置给大型水箱，以存放淡水。弹射1架中型战斗机，大约要消耗1顿淡水。

3、能耗高，为了将淡水烧成蒸汽，必须耗费大量能源，因此要为贮存燃料再留出额外空间。

4、弹射器建造技术难度大，密封要求高，部件加工精度高，造价高。

5、战时易受损且难以修复。

6、维护使用要求很高，每弹射3000-3200次需海上停飞检修或返港检修。

为此美国海军从1982年开始进行电磁弹射系统的技术研究。直到2004年秋天电磁弹射器进入成品测试阶段。电磁弹射器是一个复杂的继承系统，其核心是直线弹射电动机。弹射电动机带有滚轮，带着一个往复车沿弹射器轨道滑行。工作时，电动机得到供电，往复车在电磁力的作用下，拉着舰载机沿弹射冲程加速到起飞速度。目前美国已接近竣工的“布什”号航母，造价达到80亿美元，是以往同样航母造价的一倍以上，将采用新型的电磁弹射器，届时在美国航母上使用多年的蒸汽弹射器将退出历史舞台。

电磁弹射器的效率约60％，而蒸汽弹射器的效率仅4％-6％，其效率大大提高。但一次电磁弹射起飞电能的消耗虽然低于120兆焦，仍是一笔相当大的能耗。电磁弹射系统没有了蒸汽弹射系统那些密如蛛网的高温高压蒸汽管道，但却需100多米长的直线感应电动机，大功率电力控制设备，强迫储能装置，结构仍然颇为复杂。电磁弹射系统的维修人员比蒸汽弹射系统减少了30％，但仅操作人员仍需90人。总之，虽然电磁弹射器比蒸汽弹射器有了很大的改进，但它仍然是一种结构复杂，研发建造昂贵，能耗大，平时维护操作要求高，战时易受损而难于修复的系统。

其实，回到问题提出的起始点，航母舰载机起飞之所以困难，主要原因之一还是航母甲板跑道长度有限(一般最长不过300米)。

目前世界各国航母舰载机降落主要是着舰减速降落方式。采用的装置是阻拦索和阻拦网。

阻拦索是舰载机正常降落时收短着舰滑跑距离的装置；阻拦网是舰载机处于危急情况下着舰时使用的应急设备。

正在降落的舰载机，以高速运动的几十吨重的飞机机体，突然钩挂在阻拦索上，随后在甲板跑道100米以内停下来。无疑，阻拦索有很高的科技含量。而它通常设置在距甲板尾端55-60米处(舰载机着舰跑道正是从舰尾开始)。然后每14米设置一根，共4根。阻拦索距甲板表面仅35-50厘米。也就是说，飞行员要设法让舰载机机身下的捕捉钩挂上刚飞临航母上方50米就开始出现的距甲板表面不到半米高的阻拦索，方能完成降落。这显然有相当大的难度和风险，需要长期、高难、有如杂技般的专业训练。

如果设想在第一道阻拦索之前跑道不是短短50米，而是100米，甚至150米，也就是说舰载机已经降落在某段跑道上减速滑跑了100米甚至150米之后再捕捉阻拦索，那就安全、容易多了。此外，经过一段滑跑减速后，对阻拦索的要求将不会那么高；甚或配置轻型简易机械阻拦装置，也可协助完成降落。

如前所述，这个有关跑道长度的问题，恰恰也是航母舰载机起飞的问题所在。据分析，如果跑道有450米长，连陆基航空兵都可起降，何况驾驶技术更高的航母舰载机飞行员。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法。该舰载机跑道及舰载机跑道伸出的方法，可降低航母舰载机起飞和降落的难度和风险。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道，在航母的甲板上设有整体式舰载机跑道，在航母舰体内设有驱动所述整体式舰载机跑道中的一部分伸出到舰体外的驱动机构，在所述舰载机跑道的下面设有升降式甲板，所述升降式甲板用于填补空缺，所述空缺是舰载机跑道一部分伸出舰体外后，在舰体上留下的空缺，所述舰载机跑道与所述升降式甲板相互配合拼接后，可使原有的舰载机跑道得到延长，或所述升降式甲板降回原位后将舰载机跑道伸出舰体外的部分收回来；所述舰载机跑道伸出舰外悬于海面部分由浮船及若干个临时漂浮物支撑；所述舰载机跑道的伸出或收回是依靠所述驱动机构的驱动和/或由所述浮船的辅助推拉；在所述舰载机跑道的下面或侧边设有锁定机构，所述锁定机构用于舰载机跑道中的一部分伸出舰体后，将留在舰体上的另一部分固定在舰体上，所述锁定机构同时还可用于将与舰载机跑道对齐后的所述升降式甲板固定住。

其中：

所述舰载机跑道分为舰载机起飞跑和舰载机降落跑道，在所述舰载机起飞跑道的端部设有平滑上翘段，所述平滑上翘段的上翘角为5°～15°。

所述舰载机起飞跑道可向舰体的前端滑动伸出，所述舰载机降落跑道可向舰体的后端滑动伸出，所述舰载机跑道伸出舰体外部分的长度为舰载机跑道全长的1/2～2/3。

所述舰载机跑道或是一条从舰艏到舰尾的中央加宽跑道，所述中央加宽跑道可向舰尾或舰艏伸出；或所述中央加宽跑道从舰体的中部分开成为两段分别向舰尾和舰艏双向伸出；所述舰载机跑道伸出舰体外部分的长度为舰载机跑道全长的1/2～2/3，所述加长的中央加宽跑道伸出后可用于舰载机及其它陆基战机的起降。

在所述舰载机跑道上设有照明灯及荧光标记，所述照明灯及荧光标记用于夜间为舰载机导航。

在所述舰载机跑道的两侧或下面设有齿牙，所述齿牙用于与所述驱动机构中的齿轮相配合。

所述浮船可自主海上行驶，所述漂浮物一部分为可充气的物体。

一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：航母上有舰载机预备起降前，由操作人员将浮船及漂浮物设置于海面上的适当位置，所述浮船及漂浮物用于支撑伸出航母舰体外的舰载机跑道；

S2：由操作人员通过控制系统控制舰体上的驱动机构，驱动舰载机跑道向舰体外伸出；

S3：在S2步骤进行的同时，由所述浮船辅助舰体上的所述驱动机构拉出或推回所述舰载机跑道，在所述浮船上设有驱动机构和支撑平台，所述支撑平台用于支撑住伸出舰体外的舰载机跑道的前端，所述驱动机构用于浮船的自主海上行驶，并辅助拉出或推回伸出舰体外的舰载机跑道；

S4：当舰载机跑道的一端被所述浮船支撑住，另一端的一段被锁定机构锁定在舰体上时，操作人员将若干个所述漂浮物插入所述浮船与所述舰体之间的舰载机跑道下面，所述漂浮物用于支撑所述舰载机跑道；

S5：当舰载机跑道中的一部分伸出舰外后，舰体上的锁定机构将仍留在舰体上的舰载机跑道固定住；

S6：舰载机跑道舰体上部分固定后，舰体上的升降机构将设置在舰载机跑道下面用于填补空缺的升降式甲板升起至与舰载机跑道对齐的位置，使所述升降式甲板与所述舰载机跑道拼接后形成一条平坦的加长的舰载机起飞和/或降落跑道；

S7：一个批次所述舰载机起降后，操作人员控制舰体上的升降机构使所述升降式甲板降回到原位，然后控制舰体上的驱动机构和/或浮船上的驱动机构将所述舰载机跑道回收到原位；

S8：在所述舰载机跑道被回收到原位上的过程中和/或被回收到原位后，操作人员将所述漂浮物收到舰体内。

其中：

在S2所述步骤中，操作人员可控制舰载机起飞跑道和舰载机降落跑道分别伸出舰体外，或同时伸出舰外。

在S6所述步骤后，伸出舰体外的舰载机跑道在未被收回舰体前，连同浮船、漂浮物一起可随航母舰体行驶。

本发明可行性、理论讨论

1、所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道纵向坚固性

所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道为一整条坚固材质甲板，其下方可与若干条纵向排列的钢轨固定结合，使所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道被纵向加固，增强了所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道抗折力度。所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道的舰上段被固定在庞大的航母舰上，海上段被浮船和特制漂浮物均匀支撑，仅采取这些初步措施后，可滑动伸出舰体外的舰载机跑道被纵向折扭的可能性就甚微；何况现代材料力学还可以提供更科学的方法进一步确保之。

2、所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道的可滑动性

在所述可滑动伸出舰体外的舰载机跑道下面，如上所述可纵向固定若干条钢轨。在钢轨下方，或为空间、或为某些支撑物。所述钢轨与所述支撑物之间采取减少滑动摩擦的措施，如安置滚珠，钢轨可以在滚珠上滑(滚)动而没有太大摩擦阻力。在可滑动伸出舰体外的舰载机跑道两边铸造成齿牙状，该齿牙与另外的驱动机构中的齿轮匹配吻合，当齿轮顺时针(或逆时针)转动时，就可驱动可滑动伸出舰体外的舰载机跑道向舰外伸出(或收回)。上述水平驱动(并非上举克服重力作功)应不消耗过大能量。驱动动力可来自电、蒸汽、或可直接从驱动航母螺旋桨(功率大都几十万千瓦)的机械传动中分出。

3、可滑动伸出舰体外的舰载机跑道海上段的稳定性

几万吨重的庞大航母在风浪海上是相当稳定的。当可滑动伸出舰体外的舰载机跑道海上段伸出舰外后，可滑动伸出舰体外的舰载机跑道舰上段被临时固定在舰上，即被庞大的所述航母所“夹持”，从而使海上段也相对固定了。又因为M＝Fd(力矩M等于力F乘以力臂d)，所述航母设舰长为300余米，其重心距舰尾约150米以上，而所述海上段一般长100～150米(或略长些)，两端力臂d相近；从力F分析，所述舰载机满载也就三十几吨，而所述航母则是几万吨甚至十万吨。所以所述舰载机在所述海上段产生的力矩通常只是另一端(所述航母端)的几千分之一，产生不了足够大的力矩M使所述海上段左右晃动。

4、舰载机在海上段起降滑跑时引起海上段上下沉浮将极微小

海上段路面宽长，其重量远比所述舰载机大得多，其下方已有很大浮力支撑。海上段下面漂浮物的宽度通常比海上段的路面还要宽些，暂设为80米，所述舰载机(以苏-33为例)在海上段起降滑跑时，海上段受波及的长度设为40米(苏-33机长21米，前后各加10米)，这样80×40＝3200(平米)。在这个范围内，根据阿基米德浮力定律，支撑海上段的漂浮物只要下沉1厘米，所增加的排开水量便可基本支撑苏-33的起飞重量(26吨～33吨)。况且根据N＝mg-L，滑跑中的舰载机都具有一定升力L，其对海上段的正压力N还要小于其自身重量mg；对于起飞，海上段是舰载机起飞滑跑的最后一段路程，这时所述舰载机已具有很大升力L，对海上段的正压力N已甚小；而对于降落，由于返航时燃油、战斗挂载已大量消耗，所述舰载机实际重量mg本来就已低于起飞重量，况且海上段是舰载机降落滑跑的初始路程，所述舰载机仍有较高速度而具相当大的升力L，对海上段的正压力N相对较小。所以当舰载机起降滑跑在海上段时，对海上段引起的上下沉浮将极轻微，对舰载机起降滑跑并无大碍。

本发明的优点和有益效果在于：一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，可降低了航母舰载机起飞和降落的难度和风险，可使海基甚至陆基重型战斗机、预警机、某些轰炸机等在航母上起降，该可伸出航母舰体外的舰载机跑道及舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，具有结构简单，操作方便，安全可靠的特点。

附图说明

图1是本发明可伸出航母舰体外的舰载机跑道俯视示意图；

图2是本发明可伸出航母舰体外的舰载机跑道支撑结构示意图；

图3是本发明可伸出航母舰体外的舰载机跑道的另一支撑结构示意图；

图4是本发明可伸出航母舰体外的舰载机跑道局部结构示意图；

图5是本发明中央加宽舰载机跑道从舰体一端伸出的结构示意图；

图6是本发明中央加宽舰载机跑道从舰体两端端伸出的结构示意图。

图中：1、航母；2、舰载机跑道；2-1、舰载机起飞跑道；2-2、舰载机降落跑道；3、升降式甲板；4、浮船；5、漂浮物；6、平滑上翘段；7、照明灯及荧光标记；8、齿牙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如附图1至3所示，本发明具体实施的技术方案是：

实施例1

一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道，在航母1的甲板上设有整体式舰载机跑道2，在航母舰体内设有驱动机构驱动所述整体式舰载机跑道滑动，使所述整体式舰载机跑道2的一部分伸出到舰体外；在所述舰载机跑道2的下面设有升降式甲板3，所述升降式甲板3用于填补空缺，所述空缺是舰载机跑道2一部分伸出舰体外后，在舰体上留下的空缺，所述舰载机跑道2与所述升降式甲板3相互配合拼接后，可使原有的舰载机跑道2得到延长，形成一条平坦的加长的舰载机跑道，或所述升降式甲板3降回原位后将舰载机跑道2伸出舰体外的部分收回来；所述舰载机跑道2伸出舰外悬于海面部分由浮船4及若干个临时漂浮物5支撑；所述舰载机跑道2的伸出或收回是依靠所述驱动机构的驱动和/或由所述浮船5的辅助推拉；在所述舰载机跑道2的下面或侧边设有锁定机构，所述锁定机构用于舰载机跑道2中的一部分伸出舰体后，将留在舰体上的另一部分固定在舰体上，所述锁定机构同时还可用于将与舰载机跑道对齐后的所述升降式甲板3固定住。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例进一步设定，所述舰载机跑道2分为舰载机起飞跑2-1和舰载机降落跑道2-2，在所述舰载机起飞跑道2-1的端部设有平滑上翘段6，所述平滑上翘段6的上翘角为5°～15°。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例进一步设定，所述舰载机起飞跑道2-1可向舰体的前端滑动伸出，所述舰载机降落跑道2-2可向舰体的后端滑动伸出，所述舰载机跑道2伸出舰体外部分的长度为舰载机跑道全长的1/2～2/3，即可使原有的舰载机跑道加长1/2～2/3。

实施例4

在实施例2的基础上，本实施例进一步设定，所述舰载机跑道2或可是一条从舰艏到舰尾的中央加宽跑道，所述中央加宽跑道可向舰尾或舰艏伸出；或所述中央加宽跑道从舰体的中部分开成为两段分别向舰尾和舰艏双向伸出；所述舰载机跑道2伸出舰体外部分的长度为舰载机跑道全长的1/2～2/3，即中央加宽跑道可加长到450米～500米；所述加长的中央加宽跑道可用于舰载机及其它陆基战机的起降。

实施例5

在实施例3或4的基础上，本实施例进一步设定，在所述舰载机跑道2上设有照明灯及荧光标记7，所述照明灯及荧光标记7用于夜间为舰载机导航，所述舰载机跑道海上段颜色与海洋对比鲜明。

实施例6

在实施例5的基础上，本实施例进一步设定，在所述舰载机跑道的两侧或下面设有齿牙8，所述齿牙8用于与所述驱动机构中的齿轮相配合。

实施例7

在实施例1的基础上，本实施例进一步设定，所述浮船可自主海上行驶，所述漂浮物5一部分为可充气的物体。

实施例8

一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：航母1上有舰载机预备起降前，由操作人员将浮船4及漂浮物5设置于海面上的适当位置，所述浮船4及漂浮物5用于支撑可伸出航母1舰体外的舰载机跑道2；

第二步：由操作人员通过控制系统控制舰体上的驱动机构，驱动舰载机跑道2向舰体外伸出；

第三步：在第二步步骤进行的同时，由所述浮船4辅助舰体上的所述驱动机构拉出或推回所述舰载机跑道2，在所述浮船4上设有驱动机构和支撑平台，所述支撑平台用于支撑住伸出舰体外的舰载机跑道2的前端，所述驱动机构用于驱动浮船4的自主海上行驶，并辅助拉出或推回伸出舰体外的舰载机跑道2；

第四步：当舰载机跑道2的一端被所述浮船4支撑住，另一端的一段被锁定机构锁定在舰体上时，操作人员将若干个所述漂浮物5插入所述浮船4与所述舰体之间的舰载机跑道2下面，所述漂浮物用于支撑所述舰载机跑道2；

第五步：当舰载机跑道2中的一部分伸出舰外后，舰体上的锁定机构将仍留在舰体上的舰载机跑道2固定住；

第六步：舰载机跑道2舰体上部分固定后，舰体上的升降机构将设置在舰载机跑道2下面用于填补空缺的升降式甲板3升起至与舰载机跑道2对齐的位置，使所述升降式甲板3与所述舰载机跑道2拼接后形成一条平坦的加长的舰载机起飞和/或降落跑道；

第七步：一个批次所述舰载机起降后，操作人员控制舰体上的升降机构使所述升降式甲板3降回到原位，然后控制舰体上的驱动机构和/或浮船5上的驱动机构将所述舰载机跑道2回收到原位；

第八步：在所述舰载机跑道2被回收到原位上的过程中和/或被回收到原位后，操作人员将所述漂浮物5收到舰体内。

实施例9

在实施例8的基础上，本实施例进一步设定，在第二步所述步骤中，操作人员可控制舰载机起飞跑道2-1和舰载机降落跑道2-2分别伸出舰体外，或同时伸出舰外。

实施例10

在实施例8的基础上，本实施例进一步设定，在第六步所述步骤后，伸出舰体外的舰载机跑道2在未被收回舰体前，连同浮船4、漂浮物5一起可随航母舰体行驶。

一种可伸出航母舰体外的舰载机跑道及一种舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，可降低了航母舰载机起飞和降落的难度和风险，可使海基甚至陆基重型战斗机、预警机、某些轰炸机等在航母上起降，该可伸出航母舰体外的舰载机跑道及舰载机跑道伸出航母舰体外的方法，具有结构简单，操作方便，安全可靠的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。