Skihop (luftfart) - Ski-jump (aviation)

En Royal Navy Sea Harrier, der startede fra skihop på dækket af HMS  Invincible i maj 1990.

I luftfarten, en ski-jump er en opadgående-buet rampe, der gør det muligt for fly at lette fra en landingsbane, som er kortere end flyets krævede start roll. Ved at tvinge flyet opad, kan lift-off opnås ved en lavere lufthastighed end den, der kræves for vedvarende flyvning, samtidig med at flyet kan accelerere til en sådan hastighed i luften frem for på landingsbanen. Skihop bruges ofte til at starte fly fra hangarskibe, der mangler katapulter .

Det menes, at den første brug af skihopet fandt sted under Anden Verdenskrig , hvor en midlertidig rampe blev tilføjet til HMS  Furious for at hjælpe med start af tungt belastede Fairey Barracudas, der udførte en strejkemission mod det tyske slagskib Tirpitz . Under den kolde krigs æra blev konceptet undersøgt som et middel til at reducere længden af ​​flydæk, der kræves til fremtidige hangarskibe, samt for at lette stadig mere tunge fly til søs. Den britiske flåde tog en særlig interesse i ski-jump i 1970'erne, at gennemføre en række forsøg i forbindelse med den nyudviklede Hawker Harrier VSTOL fighter, før du vælger at integrere funktionen i deres næste generation af hangarskib, Invincible klasse .

Efter at have bevist sin operationelle værdi, har adskillige søfartstjenester vedtaget skihopet for deres egne hangarskibe og amfibiske overfaldsplatforme, mens landbaserede anvendelser også er blevet undersøgt. Skihop kan bruges i to forskellige tilgange, disse er Short Take-Off But Arrested Recovery ( STOBAR ) og Short Take-Off, Vertical Landing-flyet ( STOVL ); disse vedrører driften af ​​henholdsvis konventionelle og VSTOL -fly. Katapultudstyrede hangarskibe er delvis blevet et mindretal i det 21. århundrede på grund af de reducerede omkostninger og kompleksitet ved skihopoperationer.

Princip

Det lille spanskbyggede thailandske transportselskab HTMS Chakri Naruebet med skihopdæk i det sydkinesiske hav i april 2001.

En fastvingede fly skal opbygge fremad hastighed under en langvarig start roll. Når hastigheden fremad stiger, producerer vingerne større mængder løft . Ved en høj nok hastighed vil løftekraften overstige flyets vægt, og flyet bliver i stand til vedvarende flyvning. Da flyet skal nå flyvehastighed ved kun at bruge sine egne motorer til strøm, kræves en lang bane, så flyet kan opbygge hastighed. På et hangarskib er flygedækket så kort, at de fleste fly ikke kan nå flyvehastighed, før de når enden af ​​dækket. Da løft er mindre end tyngdekraften, vil flyet miste højde, efter at hjulene forlader flyvedækket og muligvis falder i havet.

En skihoprampe for enden af ​​flyvedækket omdirigerer flyet til en let opadgående vinkel og konverterer en del af flyets fremadgående bevægelse til en positiv stigningshastighed . Da flyet stadig kører med en utilstrækkelig hastighed til at generere nok løft, begynder dets stigningshastighed at falde, så snart det forlader flyverdækket. Imidlertid har skihopslanceringen givet flyet ekstra tid til at fortsætte accelerationen. Når dets opadgående hastighed er faldet til nul, vil flyet køre hurtigt nok til, at vingerne producerer nok løft. På dette tidspunkt vil flyet være i stabil flyvning, der er startet fra luftfartsselskabet uden nogensinde at falde under højden af ​​flygedækket.

Mange moderne hangarskibe mangler katapulter, så tunge fly skal starte med deres egne motorer. Skihop gør det muligt for tungere fly at starte, end et vandret dæk tillader. Imidlertid kan skihopslanceringer ikke matche de nyttelast, der er muliggjort ved katapultlanceringer med høj hastighed. Mens fly såsom F/A 18 , der normalt er katapultlanceret, kan gøre brug af en skirampe, kommer dette typisk på bekostning af en reduceret kapacitet til enten brændstof eller ammunition og dermed negativt påvirket missionens omfang betydeligt.

Historie

En Fairey Barracuda letter fra det midlertidige skihop på HMS  Furious i 1944. Skihopets træstøttestruktur er tydeligt synlig.

Tidlige hangarskibe kunne starte fly simpelthen ved at dreje i vinden og tilføje skibets egen hastighed til flyets hastighed, som flyet oplevede. Under anden verdenskrig blev luftfartøjsfly så tunge, at assisteret start blev ønskeligt. Dæk -katapulter blev brugt til at accelerere fly til starthastighed, især når der blev lanceret tunge fly eller når det var ubelejligt at ændre kurs. En tidlig brug af skihopet fandt sted i 1944, da det britiske hangarskib HMS  Furious iværksatte et angreb mod det tyske slagskib Tirpitz . En forholdsvis rå skihoprampe blev midlertidigt installeret for enden af ​​flyvedækket, hvilket hjalp den stærkt bombeladede Fairey Barracudas til at tage afsted.

I årene efter Anden Verdenskrig fortsatte den fremherskende tendens med stadig tungere luftfartøjsfly hurtigt, hvilket førte til frygt for, at sådanne stigninger i sidste ende ville overstige de levedygtige nyttelastegenskaber ved ethvert katapultsystem. Derfor blev der undersøgt alternative metoder til at hjælpe med start. En NACA- undersøgelse, der blev afsluttet i 1952, foreslog brug af et skihop efter flyets katapult for at yde yderligere hjælp til afgående fly.

I sin 1973 M.Phil. afhandling, Lt. Cdr. DR Taylor fra Storbritanniens Royal Navy foreslog brug af et skihop for at hjælpe Harrier Jump Jet med at tage afsted. Hans skihopdesign, der havde en kurve, blev oprindeligt mødt med skepsis, men andre embedsmænd godkendte forsøg med forslaget. Således blev den indledende test udført med forskellige rampevinkler udført på RAE Bedford ; det anvendte fly var Harrier-demonstratoren G-VTOL med to sæder . Resultaterne blev yderligere verificeret via computermodelleringsteknikker og simuleringer. Disse tests viste, at ydeevnen steg med skihopvinklen, men planlæggere valgte at vælge den mindste vinkel, angiveligt var begrundelsen bag dette valg at undgå at lægge overdreven belastning på flyets undervogn.

I løbet af 1970'erne overvejede Royal Navy at bygge en krydstogt med let dæk eller let hangarskib og besluttede at integrere skihopet i projektet. Følgelig blev hangarskibe i Invincible- klassen konstrueret med skihop, hvilket i høj grad forkortede den afstand, der kræves for at Harrier kan starte, selv når den er belastet med en nyttig nyttelast. Skihopet viste sig at være en forholdsvis billig og ligetil tilføjelse til bærerne, omfattende stålkonstruktion uden bevægelige dele. Et skihop blev tilføjet til den første transportør af typen, HMS  Invincible , mens hun passede i Barrow; den blev indstillet i en konservativ 7º vinkel. Den 30. oktober 1980 gennemførte testpilot Lt Cdr David Poole den første ski-jump assisterede Harrier-start til søs. HMS  Illustrious var også oprindeligt udstyret med en 7º rampe; dog blev HMS  Ark Royal bygget med en 12º rampe fra begyndelsen, som var bestemt til at være den optimale vinkel. De tidligere to skibe blev efterfølgende eftermonteret med 12º ramper for at forbedre deres flys ydeevne.

En Lockheed Martin F-35B Lightning II, der startede fra hangarskibet HMS  Queen Elizabeth

Efter succesen med Harrier blev skihoppet en gennemprøvet metode til affyring af fly fra skibe uden kompleksitet og bekostning af en katapult. Endvidere indeholder senere modeller af skihop forbedringer i forhold til det originale design; det blev fastslået, at selv relativt små hjulspor eller ufuldkommenheder på en ellers helt glat overflade var tilstrækkelige til at udfælde revner i et flys landingsudstyr. Det er af denne grund, at Royal Navy implementerede strengere designtolerancer i rampespecifikationerne for hangarskibe i dronning Elizabeth -klasse . Det er muligt for et moderne skihop at blive bygget som en enkelt aftagelig struktur placeret på det fremadgående flygedæk, frem for at blive fuldt integreret i et skibs baj.

Skihop blev tilføjet ikke kun til hangarskibe, men også til adskillige amfibiske overfaldsskibe og landingshelikopterdokker for bedre at lette driften af ​​STOVL-fly. De australske og spanske Juan Carlos -klasse landingshelikopterdokker (LHD'er) er også udstyret med skihop for at lette potentielle STOVL -operationer. Noget usædvanligt har den amerikanske flåde aldrig nogensinde brugt skiramper ombord på sine amfibiske overfaldsskibe, på trods af at de blev stærkt brugt af VSTOL-fly såsom flere modeller af Harrier jump jet og Lockheed Martin F-35B Lightning IIs ; dette er angivet at skyldes deres operationer, der involverer kombineret brug af helikoptere og både.

I begyndelsen af ​​det 21. århundrede havde de britiske, kinesiske, indiske, italienske, russiske, spanske og thailandske flåder alle hangarskibe udstyret med skiramper. Efter pensioneringen af ​​det brasilianske hangarskib São Paulo i 2017 var USA og Frankrig de eneste to lande, der stadig opererede hangarskibe med katapulter.

Luftfartøjsoperationer

STOBAR

En Sukhoi Su-33 opsendelse fra det russiske hangarskib  Admiral Kuznetsov

Ved Short Take-Off But Arrested Recovery hangarskibe ( STOBAR ) lanceres konventionelle fly ved hjælp af et skihop. Piloten øger flyets tryk ved at tænde efterbrænderne, mens han holder flyet ved at bremse. To paneler hæves fra hangarskibets dæk foran flyets hovedlandingsudstyr, hvilket sikrer, at flyet forbliver ubevægeligt. Efter kommando frigiver piloten bremsen; panelerne fra dækket falder tilbage i deres slots; og flyet hurtigt taxaer fremad under maksimalt tryk. Rullende over skirampen starter flyet både opad og fremad.

En MiG-29, der starter over skihoprampen på et hangarskib i Kuznetsov- klasse, kan starte med en hastighed på omkring 70 knob (130 km/t; 81 mph) i stedet for de sædvanlige 140 knob (260 km/t; 160 mph) (afhængigt af mange faktorer, såsom bruttovægt).

Med undtagelse af USA og Frankrig bruger hver flåde i verden, der i øjeblikket driver fastflyvede fly fra luftfartsselskaber, skihopramper.

STOVL

En Sea Harrier lancerer fra den indiske marines hangarskib INS  Viraat

Kort start , vertikalt landende fly ( STOVL ) foretager en konventionel rullende start, med jetudstødningen indstillet til at give maksimalt fremadgående tryk. Når flyet nærmer sig hoppebanen, roteres jetudstødningerne for at give løft såvel som fremadgående tryk. Sådanne startmuligheder tillader en større startvægt end en uassisteret vandret affyring, fordi skihoprampen giver et lodret skub, når det er mest nødvendigt, lige ved start ved den laveste starthastighed.

Startskridt med lift til skihop anses for at være sikrere end start over en flat-top transportør. Når en Harrier starter fra et amerikansk landingshelikopterangreb (LHA), ville den afslutte startrullen og begynde at flyve 18 m over vandet. Det har muligvis ikke en positiv stigningshastighed , især hvis skibet havde slået næsen ned under startrullen. Ved hjælp af en skihoprampe vil en Harrier helt sikkert starte med en positiv stigningshastighed, og dens momentum vil bære den til 150 til 200 fod (46 til 61 m) over vandet.

I 1988 gennemførte en detachering af US Marine Corps McDonnell Douglas AV-8B Harrier IIs en række flyvetest på det spanske hangarskip Príncipe de Asturias . Det blev fundet, at startforhold, der ville bruge alle 750 fod (230 m) i en Tarawa- klasses flyverdæk, kun ville tage 300 fod (91 m) med Asturias 12 ° skihop-rampe; denne dramatiske forbedring for et skib uden katapulter blev beskrevet som "intet mindre end fantastisk."

Landdrift

F-14A starter fra en rampe ved NAS Pax River under gennemførlighedstest.

I begyndelsen af ​​1990'erne undersøgte United States Air Force brugen af ​​skihop på land for at muliggøre start i korte felter; fremgangsmåden blev betragtet som "en mulig løsning på landingsbanens benægtelsesproblem i Europa" under den kolde krig . Det blev fastslået, at ved brug af et skihop med en ni graders afgangsvinkel ville den nødvendige afstand for en McDonnell Douglas F/A-18 Hornet blive reduceret med omtrent halvdelen.

Skibe/klasser med skihop

Referencer

Citater

Bibliografi

  • Brown, JD (2009). Transportvirksomhed i Anden Verdenskrig . Seaforth forlag. ISBN 9781848320420.
  • Bull, Stephen (2004). Encyclopedia of Military Technology and Innovation . Westport, Connecticut: Greenwood Publishing. ISBN 978-1-57356-557-8.
  • Gordon, Yefim (2006). Mikoyan MiG-29 . Hinckley, Storbritannien: Midland Publications. ISBN 9781857802313.
  • Gordon, Yefim (2006). Sukhoi Su -27 Flanker - WarbirdTech Vol 42 . Specialpresse. ISBN 9781580071963.
  • Green, Michael (30. april 2015). Hangarskibe fra den amerikanske flåde . Pen og sværd. ISBN 9781473854680.
  • Hobbs, David (2015). Den britiske Carrier Strike Fleet: Efter 1945 . Naval Institute Press. ISBN 9781612519999.
  • Stille, Mark (2012). US Navy Aircraft Carriers 1922-45: Klasser før krigen . Bloomsbury forlag. ISBN 9781780968094.

eksterne links