Skihoppning (flyg)

En Royal Navy Sea Harrier lyfte från hoppbacken på HMS Invincibles däck i maj 1990.

Inom flyget är ett hoppbacke en uppåtböjd ramp som gör att flygplan kan lyfta från en bana som är kortare än flygplanets erforderliga startrulle . Genom att tvinga flygplanet uppåt kan lyftning uppnås med en lägre flyghastighet än vad som krävs för ihållande flygning, samtidigt som flygplanet tillåts accelerera till sådan hastighet i luften snarare än på banan. Skihoppning används ofta för att skjuta upp flygplan från hangarfartyg som saknar katapulter .

Man tror att den första användningen av hoppbacken inträffade under andra världskriget , där en tillfällig ramp lades till HMS Furious för att hjälpa till vid starten av tungt lastade Fairey Barracudas som genomförde ett strejkuppdrag mot det tyska slagskeppet Tirpitz . Under kalla kriget studerades konceptet som ett medel för att minska längden på flygdäck som krävs för framtida hangarfartyg samt för att underlätta alltmer tunga flygplan till sjöss. Royal Navy var särskilt intresserad av hoppbacken under 1970-talet och genomförde en serie försök i samband med den nyutvecklade Hawker Siddeley Harrier VSTOL fighter, innan de valde att integrera funktionen i deras nästa generation hangarfartyg, Invincible - klassen .

Efter att ha bevisat sitt operativa värde har många marintjänster anammat hoppbacken för sina egna hangarfartyg och amfibiska anfallsplattformar, medan landbaserad användning också har undersökts. Skihoppning kan användas i två olika tillvägagångssätt, dessa är Short Take-Off But Arrested Recovery ( STOBAR ) och Short Start, Vertical Landing-flygplanet ( STOVL ); dessa avser driften av konventionella flygplan respektive VSTOL-flygplan. Katapultutrustade hangarfartyg har blivit en minoritet under det tjugoförsta århundradet, delvis på grund av de minskade kostnaderna och komplexiteten för backhoppningsoperationer.

Princip

Den lilla spanskbyggda thailändska transportören HTMS Chakri Naruebet med hoppbackdäck i Sydkinesiska havet i april 2001.

Ett flygplan med fast vingar måste bygga upp fart framåt under en lång startrulle . När den framåtgående hastigheten ökar, producerar vingarna större mängder lyft . Vid en tillräckligt hög hastighet kommer lyftkraften att överstiga flygplanets vikt, och flygplanet kommer att bli kapabelt till uthållig flygning. Eftersom flygplanet måste nå flyghastighet med endast sina egna motorer för kraft krävs en lång bana för att flygplanet ska kunna bygga upp fart. På ett hangarfartyg är cockpit så kort att de flesta flygplan inte kan nå flyghastigheten innan de når slutet av däcket. Eftersom lyftet är mindre än gravitationen kommer flygplanet att tappa höjd efter att hjulen lämnat cockpit och eventuellt faller i havet.

En hoppramp i slutet av flygdäcket omdirigerar flygplanet till en lätt uppåtgående vinkel, vilket omvandlar en del av flygplanets framåtgående rörelse till en positiv stigningshastighet . Eftersom flygplanet fortfarande färdas med en otillräcklig hastighet för att generera tillräckligt med lyft, kommer dess stigningshastighet att börja sjunka så snart det lämnar cockpit. Men hopphoppsuppskjutningen har gett flygplanet ytterligare tid att fortsätta accelerera. När dess uppåtgående hastighet har sjunkit till noll kommer flygplanet att gå tillräckligt snabbt för att dess vingar ska ge tillräckligt med lyft. Vid denna tidpunkt kommer flygplanet att vara i stabil flygning, efter att ha lanserats från bäraren utan att någonsin falla under flygplanets höjd.

Många moderna hangarfartyg saknar katapulter, så tunga flygplan måste lyfta med sina egna motorer. Skihopp gör det möjligt för tyngre flygplan att lyfta än vad ett horisontellt däck tillåter. Men hopphoppsuppskjutningar kan inte matcha nyttolasten som möjliggörs av höghastighetskatapulter. Medan flygplan som F/A 18 som normalt är katapultsända kan använda sig av en skidramp, kommer detta vanligtvis till priset av en minskad kapacitet för antingen bränsle eller ammunition, och därmed negativt påverkar uppdragets omfattning avsevärt.

Historia

En Fairey Barracuda lyfter från den tillfälliga hoppbacken på HMS Furious 1944. Hoppans stödstruktur i trä syns tydligt.

Tidiga hangarfartyg kunde starta flygplan helt enkelt genom att svänga in i vinden och lägga till fartygets egen hastighet till flyghastigheten som flygplanet upplevde. Under andra världskriget blev bärarflygplan så tunga att assisterad start blev önskvärd. Däckskatapulter användes för att accelerera flygplan till starthastighet, särskilt vid uppskjutning av tunga flygplan eller när det var obekvämt att ändra kurs . En tidig användning av hoppbacken inträffade 1944, när det brittiska hangarfartyget HMS Furious inledde ett anfall mot det tyska slagskeppet Tirpitz . En relativt grov hoppbacksramp installerades tillfälligt på änden av flygdäcket, vilket hjälpte den tungt bombladdade Fairey Barracudas att lyfta.

Under åren efter andra världskriget fortsatte den rådande trenden med allt tungare transportflygplan i snabb takt, vilket ledde till farhågor för att sådana ökningar till slut skulle överstiga den livskraftiga nyttolastkapaciteten hos vilket katapultsystem som helst. Följaktligen genomfördes forskning om alternativa metoder för att assistera start. En NACA -studie som slutfördes 1952 föreslog användningen av ett hoppbacke efter flygplanskatapulten för att ge ytterligare assistans till avgående flygplan.

I sin 1973 M.Phil. avhandling, Lt. Cdr. DR Taylor från Storbritanniens Royal Navy föreslog användning av ett hoppbacke för att hjälpa Harrier-hoppjetplanet att lyfta. Hans hoppbacksdesign, som innehöll en kurva, möttes till en början med skepsis, men andra tjänstemän stödde försök med förslaget. Sålunda utfördes initiala tester med användning av olika rampvinklar vid RAE Bedford ; flygplanet som användes var den tvåsitsiga Harrier-demonstratorn G-VTOL . Resultaten verifierades ytterligare via datormodelleringstekniker och simuleringar. Dessa tester visade att prestandan ökade med hoppbacksvinkeln, men planerare valde att välja den minsta vinkeln, påstås vara motiveringen bakom detta val att undvika överdriven stress på flygplanets underrede.

Under 1970-talet övervägde den kungliga flottan att bygga en genomdäckskryssare eller lätt hangarfartyg och beslutade att integrera hoppbacken i projektet. Följaktligen konstruerades hangarfartygen av Invincible -klassen med hoppbackar, vilket kraftigt förkortade avståndet som krävdes för Harriers att starta även när de var belastade med en användbar nyttolast. Hoppet visade sig vara ett relativt billigt och okomplicerat tillskott till bärarna, med stålkonstruktion utan några rörliga delar. Ett hoppbacke lades till den första bäraren av typen, HMS Invincible , medan hon rustade ut i Barrow; den var inställd i en konservativ 7º vinkel. Den 30 oktober 1980 genomförde testpiloten Lt Cdr David Poole den första backhoppningsassisterade Harrier-starten till havs. HMS Illustrious var också initialt utrustad med en 7º ramp; HMS Ark Royal byggdes dock med en 12º ramp från början, vilket fastställdes vara den optimala vinkeln. De tidigare två fartygen eftermonterades sedan med 12º ramper för att förbättra deras flygplans prestanda.

En Lockheed Martin F-35B Lightning II lyfter från hangarfartyget HMS Queen Elizabeth

Efter framgången med Harrier blev hoppbacken en beprövad metod för att skjuta upp flygplan från fartyg utan komplexiteten och kostnaden för en katapult. Dessutom har senare modeller av backhoppning förfining över den ursprungliga designen; det fastställdes att även relativt små hjulspår eller defekter på en annars absolut slät yta var tillräckliga för att utlösa sprickor i ett flygplans landningsställ. Det är av denna anledning som Royal Navy implementerade strängare designtoleranser i rampspecifikationerna för hangarfartygen i Queen Elizabeth- klassen . Det är möjligt för en modern hoppbacke att byggas som en enda avtagbar struktur placerad på det främre flygdäcket, snarare än att vara helt integrerad i ett fartygs fören.

Hopphopp lades inte bara till hangarfartyg, utan också till många amfibiska anfallsfartyg och landningshelikoptrar för att bättre underlätta driften av STOVL-flygplan. De australiensiska och spanska Juan Carlos -klassens landningshelikopterdockor ( LHD) har också utrustats med hoppbackar för att underlätta potentiella STOVL-operationer. Något ovanligt har Förenta staternas flotta aldrig använt skidramper ombord på sina amfibiska anfallsskepp, trots att de används flitigt av VSTOL-flygplan som flera modeller av Harrier jump jet och Lockheed Martin F-35B Lightning II ; detta har uppgetts bero på deras verksamhet som innebär kombinerad användning av helikoptrar och båtar.

I början av det tjugoförsta århundradet hade de brittiska, kinesiska, indiska, italienska, ryska, spanska och thailändska flottorna alla hangarfartyg utrustade med skidramper. Efter att det brasilianska hangarfartyget São Paulo gick i pension under 2017 var USA och Frankrike de enda två länderna som fortfarande drev hangarfartyg med katapulter.

Flygplansfartygsverksamhet

STOBAR

En Sukhoi Su-33 lanseras från det ryska hangarfartyget Admiral Kuznetsov

På kort start men arresterad återvinning hangarfartyg ( STOBAR ) lanseras konventionella flygplan med hjälp av ett hoppbacke. Piloten ökar flygplanets dragkraft genom att slå på efterbrännarna, samtidigt som han håller planet genom att bromsa. Två paneler höjs från hangarfartygets däck framför flygplanets huvudlandningsställ, vilket säkerställer att planet förblir orörligt. På kommando släpper piloten bromsen; panelerna från däcket faller tillbaka i sina slitsar; och flygplanet taxar snabbt framåt under maximal dragkraft. Att rulla över skidrampen lanserar planet både uppåt och framåt.

En MiG-29 som startar över hoppbacksrampen på ett hangarfartyg av Kuznetsov -klassen kan lyfta med en hastighet av cirka 70 knop (130 km/h; 81 mph), istället för de vanliga 140 knop (260 km/h; 160 mph) (beroende på många faktorer såsom bruttovikt).

Med undantag för USA och Frankrike, använder varje flotta i världen som för närvarande använder sjöflygplan med fasta vingar från bärare hoppbackar.

STOVL

En Sea Harrier lanseras från det indiska flottans hangarfartyg INS Viraat

Kort start, vertikalt landande flygplan ( STOVL ) gör en konventionell rullande start, med jetavgaserna inställda för att ge maximal dragkraft framåt. När planet närmar sig hoppbacksrampen, roteras jetavgaserna för att ge både lyftkraft och framåtdragning. Sådana starter tillåter en större startvikt än en horisontell uppskjutning utan assistans, eftersom backhoppningsrampen ger en vertikal impuls när det behövs som mest, precis vid start med den lägsta starthastigheten.

Hopprampsstarter anses vara säkrare än starter över en flat-top-bärare. När en Harrier startar från en amerikansk landningshelikopteranfall (LHA), skulle den avsluta sin startrulle och börja flyga på 18 m (60 fot) över vattnet. Det kanske inte har en positiv stigningstakt , särskilt om fartyget hade lutat nosen under startrullen. Med hjälp av en hoppbacksramp kommer en Harrier säkerligen att starta med en positiv stigningshastighet, och dess fart kommer att föra den till 150 till 200 fot (46 till 61 m) över vattnet.

1988 genomförde en avdelning av amerikanska marinkåren McDonnell Douglas AV-8B Harrier II en serie flygtester på det spanska hangarfartyget Príncipe de Asturias . Det visade sig att startförhållanden som skulle använda alla 750 fot (230 m) av en Tarawa - klasss flygdäck endast skulle ta 300 fot (91 m) med Asturias 12° backhoppningsramp; denna dramatiska förbättring för ett fartyg utan katapulter beskrevs som "ingenting mindre än fantastiskt."

Landdrift

F-14A lyfter från en ramp vid NAS Pax River under genomförbarhetstester.

Under det tidiga 1990-talet undersökte United States Air Force användningen av hoppbackar på land för att möjliggöra korta starter; tillvägagångssättet sågs som "en möjlig lösning på problemet med banförnekelse i Europa" under det kalla kriget . Det fastställdes att när man använder ett hoppbacke med en utgångsvinkel på nio grader, skulle avståndet som krävs för att en McDonnell Douglas F/A-18 Hornet ska starta, minskas med ungefär hälften.

Fartyg/klasser med hoppbackar

Citat

Bibliografi

  •   Brown, JD (2009). Bäraroperationer under andra världskriget . Seaforth Publishing. 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 . Specialty Press. ISBN 9781580071963 .
  •   Green, Michael (30 april 2015). Hangarfartyg från den amerikanska flottan . Penna och svärd. ISBN 9781473854680 .
  •   Hobbs, David (2015). British Carrier Strike Fleet: Efter 1945 . Naval Institute Press. ISBN 9781612519999 .
  •   Stille, Mark (2012). US Navy hangarfartyg 1922-45: Förkrigsklasser . Bloomsbury Publishing. ISBN 9781780968094 .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ski-jump_(aviation)&oldid=1137822271 "