全世界最贵的绳,一根150万美元,阻拦索制造到底难在哪?

【疯狂机械控第508期】阻拦索是一种安装在航母上的装置,使降落的飞机快速减速,在短距离内降落。阻拦索一般是由特殊钢材制成的钢索,需要具有很高的强度,才能快速吸收高速降落飞机的动能。


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航母一般在降落跑道的前方装配四根阻拦索。舰载机在航母上降落,如果尾钩无法钩住阻拦索,将造成冲出跑道或无法降落等事故。目前只有美国、中国、俄罗斯和英国拥有此技术,法国航母使用美制阻拦索,印度航母使用俄制阻拦索。


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航母作为“海上移动机场”其本身并没有战斗力,主要是依靠搭载舰载机形成的战斗力,而航母上的固定翼舰载机(战斗机和预警机)降落重量一般都在20吨左右,降落速度也都在200公里/小时以上。这样的速度和重量想要在只有数百米的航母甲板上降落,只依靠舰载机轮子与甲板摩擦产生的阻力是远远不够的。


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如果舰载机没有减速成功,飞机就要再一次从航母上复飞,再次进行降落,这样周而复始很容易出现事故,会威胁飞行员和航母的安全。所以阻拦索变得十分重要,航母上一般有4道阻拦索,每条长度在14米左右。


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每道阻拦索之间一般间隔12米左右,第一道阻拦索设置在距离飞行甲板尾端50米位置。通常拦截效率最高的是第二道和第三道阻拦索,飞机在甲板上停止行进后,阻拦索会脱离舰载机尾钩复原,等待后面的舰载机再次降落。


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如果阻拦索没有成功使舰载机减速,那么在最后一道阻拦索前会有拦机网,这是在迫不得已的情况下使用的,舰载机在冲入拦机网后会迫停下来。


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使舰载机减速前行的是一套系统设备,其中包括阻拦装置、液压缓冲装置、复位装置等一系列结构。而技术含量最高的就是甲板上的阻拦索,在加速度的作用下,阻拦索所承受的拉力是数倍于舰载机自重,短时间内承受的拉力至少在100吨以上。


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当舰载机降落时,尾钩会钩住阻拦索使其急速向前运动,此时阻拦索通过滑轮组带动柱塞对液压缸进行压缩,压缩过程将液压油压入蓄能器,液压系统在短时间内吸收舰载机的动能,这个时候进行了能量转换。所以舰载机才能这么快的消耗完自身巨大的动能,实现超短距减速。(最新技术:液压制动系统被电磁波系统取代,电磁波的能量吸收由涡轮电动机控制)


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当舰载机停止时,阻拦索通过复位系统重新归位,此时是将液压油从蓄能器再返回到液压缸内,等待下一次降落作业。在这一系列动作中需要冷却系统进行冷却,因为整套阻拦系统(特别是液压系统)吸收舰载机动能后,温度会有一个明显的升高。


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阻拦索是考验一个国家的基础科学研究、材料水平、机械加工技术、自动控制和液压技术等方面,所以能搞全套阻拦系统的国家,必定有很强的工业水准。


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航母阻拦索需要足够细,放在航母甲板上舰载机可以高速碾过,且不能影响舰载机的正常滑跑;同时阻拦索还要拥有足够的韧性,在舰载机尾勾勾到阻拦索之后,阻拦索也要跟着弯折;最后就是使用寿命和可靠性,航母上的阻拦索是需要反复使用的,不能使用几次就坏掉换新的,这些都是阻拦索难以制造的原因。


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阻拦索不是简单的一根钢丝绳制成的,它实际是由多股钢索“拧”出来的,每股钢索又是由多根钢丝绳拧出来的。阻拦索必须韧性好,但是又不能太硬,否则尾钩拉扯时容易直接断裂。所以小小的阻拦索对材料、力学、加工工艺等方面的考验是非常高的。


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航母阻拦索的制造难度大,法国航母和印度航母自己造不出来直接买,因为美俄对他们没有技术封锁。比如法国的“戴高乐号”核动力航母采购的是美国“尼米兹级”航母使用的阻拦索,当时一套的采购价格是150万美元,航母上一共需要配置3-4条阻拦索。


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美国航母的阻拦索有两种规格:6x30扁平股顺捻大麻纤维芯阻拦索和6x30扁平股顺捻聚酯芯阻拦索。


其中“6”表示阻拦索是由6股已经拧成股的钢丝合成的;“30”表示每股里面有30根钢丝,其中包括12根粗钢丝、12根中等直径钢丝和6根细钢丝;扁平股指的是加工的时候,钢丝被压成扁平型;“顺捻”表示的是捻股和合绳的方向相同;“大麻纤维芯”和“聚酯芯”指的是绳芯的材料。

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由于阻拦索是航母上最基础的设备,没有阻拦索,舰载机就不能着舰降落,那么航母也就形同虚设。辽宁舰阻拦索配备之前,曾向俄罗斯求助,希望能进口俄制阻拦索,但是遭到拒绝。为此我们暗下决心,无论付出多大的代价,必须研发出属于自己的阻拦索。经过技术人员的不懈努力,国产阻拦索终于在辽宁舰上成功运用。


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在2012年的测试中,我们的阻拦索从钩住舰载机尾钩,到让舰载机停止滑行,整个过程只用了3秒钟,使得歼15战斗机可以在航母上大显神威。


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现在,美国已研发出电磁阻拦索技术,我国也是紧追其后。舰船专家马伟明院士早前在接受采访时表示,我国新一代电磁阻拦索技术已研制成功,也被外界称为“二代”阻拦索。据悉,这种阻拦索能够在3秒的时间里,拉停住30吨左右的舰载机,且具有自我诊断以及维护提醒的功能。


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▲电磁阻拦索系统模型图


即便我国在一些军工技术上遭到了封锁,但在我国科研人员的努力下,最后都会成功打破封锁。相信未来在这种动力的推进下,我国的军工技术将会愈发成熟!

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页面更新:2024-05-02

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