Skidhopp (flyg) - Ski-jump (aviation)

En Royal Navy Sea Harrier som startade från skidhoppet på däck på HMS  Invincible i maj 1990.

Inom luftfarten är en skidhopp en uppåtböjd ramp som gör att flygplan kan lyfta från en landningsbana som är kortare än flygplanets erforderliga startrulle . Genom att tvinga flygplanet uppåt kan lyftning uppnås vid en lägre lufthastighet än vad som krävs för ihållande flygning, samtidigt som flygplanet kan accelerera till en sådan hastighet i luften snarare än på landningsbanan. Skidhopp används vanligtvis för att starta flygplan från hangarfartyg som saknar katapulter .

Man tror att den första användningen av skidhoppet inträffade under andra världskriget , där en tillfällig ramp tillkom HMS  Furious för att hjälpa till med start av tungt lastade Fairey Barracudas som utför ett strejkuppdrag mot det tyska slagfartyget Tirpitz . Under det kalla krigets tid studerades konceptet som ett sätt att minska längden på flygdäck som krävs för framtida hangarfartyg samt för att underlätta alltmer tunga flygplan till sjöss. Den brittiska flottan tog ett särskilt intresse i hoppbacke under 1970-talet, genomför en serie försök i samband med den nyutvecklade HawkerSiddeley Harrier VSTOL fighter, innan du väljer att integrera funktionen i sin nästa generation av hangarfartyg, den Invincible klassen .

Efter att ha bevisat sitt operativa värde har många sjötjänster antagit hopphoppet för sina egna hangarfartyg och amfibiska överfallsplattformar, medan landbaserade användningsområden också har undersökts. Skidhopp kan användas i två olika tillvägagångssätt, dessa är Short Take-Off But Arrested Recovery ( STOBAR ) och Short Take-Off, Vertical Landing-flygplan ( STOVL ); dessa avser driften av konventionella respektive VSTOL -flygplan. Katapultutrustade hangarfartyg har blivit en minoritet under tjugoförsta århundradet delvis på grund av den minskade kostnaden och komplexiteten för backhoppningsoperationer.

Princip

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

Ett fastvingad flygplan måste bygga upp hastigheten framåt under en lång startrulle . När framhastigheten ökar producerar vingarna större mängder lyft . Vid tillräckligt hög hastighet kommer lyftkraften att överstiga flygplanets vikt, och flygplanet kommer att bli i stånd att fortsätta flyga. Eftersom flygplanet måste nå flyghastighet med endast sina egna motorer för kraft krävs en lång bana så att flygplanet kan bygga upp hastighet. På ett hangarfartyg är flygdäcket så kort att de flesta flygplan inte kan nå flyghastighet innan de når slutet av däcket. Eftersom lyften är mindre än tyngdkraften kommer flygplanet att tappa höjd efter att hjulen lämnat flygdäcket och eventuellt falla i havet.

En skidhoppsramp i slutet av flygdäcket omdirigerar flygplanet till en liten uppåtgående vinkel och omvandlar en del av flygplanets rörelse framåt till en positiv stigningshastighet . Eftersom flygplanet fortfarande färdas med otillräcklig hastighet för att generera tillräckligt med lyft, börjar klättringshastigheten sjunka så snart det lämnar flygdäcket. Skidhoppslanseringen har dock gett flygplanet ytterligare tid att fortsätta accelerera. När dess uppåtgående hastighet har sjunkit till noll kommer flygplanet att gå tillräckligt snabbt för att vingarna ska producera tillräckligt med lyft. Vid denna tidpunkt kommer flygplanet att vara i stabil flygning, efter att ha startat från transportören utan att någonsin doppa under höjden på flygdäcket.

Många moderna hangarfartyg saknar katapulter, så tunga flygplan måste lyfta med sina egna motorer. Skidhopp gör det möjligt för tungare flygplan att lyfta än vad ett horisontellt däck tillåter. Skidhoppslanseringar kan dock inte matcha nyttolasten som möjliggörs genom höghastighets katapultlanseringar. Medan flygplan som F/A 18 som normalt är katapultlanserade kan använda sig av en skidramp, kommer detta vanligtvis att kosta en minskad kapacitet för antingen bränsle eller ammunition, och påverkar därmed uppdraget betydligt negativt.

Historia

En Fairey Barracuda tar fart från det tillfälliga skidhoppet på HMS  Furious 1944. Skidhoppets trästödstruktur är tydligt synlig.

Tidiga hangarfartyg kunde starta flygplan helt enkelt genom att vrida in i vinden och lägga fartygets egen hastighet till flyghastigheten som flygplanet upplevde. Under andra världskriget blev transportflygplan så tunga att assisterad start blev önskvärd. Deck katapulter användes för att accelerera flygplan till start hastighet, särskilt när du startar tunga flygplan eller när det var besvärligt att ändra kurs. En tidig användning av skidhoppet inträffade 1944, när det brittiska hangarfartyget HMS  Furious startade en strejk mot det tyska slagfartyget Tirpitz . En relativt rå skidhoppramp installerades tillfälligt på slutet av flygdäcket, vilket hjälpte den hårt bombbelastade Fairey Barracudas att lyfta.

Under åren efter andra världskriget fortsatte den rådande trenden med alltmer tunga flygplan att ta fart, vilket ledde till farhågor om att sådana ökningar så småningom skulle överstiga den livskraftiga nyttolastkapaciteten för alla katapultsystem. Följaktligen undersöktes alternativa metoder för att hjälpa till vid start. En NACA- studie som slutfördes 1952 föreslog användning av en hoppbacke efter flygplanets katapult för att ge ytterligare hjälp till avgående flygplan.

I sin 1973 M.Phil. avhandling, Lt. Cdr. DR Taylor från Storbritanniens kungliga flotta föreslog att man skulle kunna använda en skidhopp för att hjälpa Harrier Jump Jet att lyfta. Hans skidhoppsdesign, som hade en kurva, möttes initialt med skepsis, men andra tjänstemän godkände prövningar av förslaget. Således utfördes inledande testning med olika rampvinklar vid RAE Bedford ; flygplanet som användes var Harrier-demonstratorn G-VTOL med två platser . Resultaten verifierades vidare via datormodelleringstekniker och simuleringar. Dessa tester visade att prestanda ökade med backhoppningsvinkel, men planerare valde att välja lägsta vinkel, påstås att resonemanget bakom detta val var att undvika att lägga överdriven stress på flygplanets undervagn.

Under 1970-talet övervägde Royal Navy att bygga en kryssare eller lätt hangarfartyg genom däck och bestämde sig för att integrera hopphoppet i projektet. Följaktligen konstruerades hangarfarkosterna i Invincible- klass med skidhopp, vilket kraftigt förkortade avståndet som krävs för Harriers att starta även när de belastas med en användbar nyttolast. Skidhoppet visade sig vara ett relativt billigt och enkelt tillskott till bärarna, bestående av stålkonstruktion utan rörliga delar. En skidhopp lades till den första bäraren av typen, HMS  Invincible , medan hon passade in i Barrow; den sattes i en konservativ 7º vinkel. Den 30 oktober 1980 genomförde testpiloten Lt Cdr David Poole den första skidhoppassisterade Harrier-start till sjöss. HMS  Illustrious var också inledningsvis utrustad med en 7º ramp; dock byggdes HMS  Ark Royal med en 12º ramp från början, som bestämdes vara den optimala vinkeln. De tidigare två fartygen eftermonterades därefter med 12 º ramper för att förbättra deras flygplans prestanda.

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

Efter framgången med Harrier blev skidhoppet en beprövad metod för att starta flygplan från fartyg utan komplexiteten och kostnaden för en katapult. Dessutom har senare modeller av skidhopp förbättringar över den ursprungliga designen; det bestämdes att även relativt små hjulspår eller brister på en annars helt slät yta var tillräckliga för att fälla sprickor i ett flygplans landningsställ. Det är av denna anledning som Royal Navy implementerade strängare konstruktionstoleranser i rampspecifikationerna för hangarfartyg från Queen Elizabeth -klass . Det är möjligt att ett modernt skidhopp byggs som en enda flyttbar struktur placerad på det främre flygdäcket, snarare än att vara helt integrerad i ett fartygs fören.

Skidhopp tillkom inte bara till hangarfartyg, utan också till många amfibiska överfallsfartyg och landningshelikopterbryggor för att bättre underlätta driften av STOVL-flygplan. Den australiska och spanska Juan Carlos -klass landning helikopter bryggor (LHDs) har också utrustats med ski-hopp för att underlätta eventuella STOVL operationer. Något ovanligt har den amerikanska marinen aldrig använt skidramper ombord på sina amfibiska överfallsfartyg, trots att de används hårt av VSTOL-flygplan, till exempel flera modeller av Harrier-hoppstråle och Lockheed Martin F-35B Lightning II ; detta har angivits bero på deras verksamhet med 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 det brasilianska hangarfartygets São Paulos pensionering under 2017 var USA och Frankrike de enda två länderna som fortfarande opererade hangarfartyg med katapulter.

Flygplanets verksamhet

STOBAR

En Sukhoi Su-33 som skjuts upp från det ryska hangarfartyget  Admiral Kuznetsov

Vid korta start- men arresterade återhämtningsfartyg ( STOBAR ) lanseras konventionella flygplan med hjälp av ett skidhopp. Piloten ökar flygplanets dragkraft genom att slå på efterbrännarna, samtidigt som den håller planet genom att bromsa. Två paneler lyfts från hangarfartygets däck framför flygplanets huvudlandningsställ, vilket säkerställer att planet förblir orörligt. Vid kommando släpper piloten bromsen; panelerna från däcket faller tillbaka i sina spår; och flygplanet snabbt taxibilar framåt under maximal dragkraft. Rullning över skidrampen startar planet både uppåt och framåt.

En MiG-29 som startar över hoppbåtsrampen på ett hangarfartyg av Kuznetsovklass 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 som bruttovikt).

Med undantag för USA och Frankrike använder varje marin i världen som för närvarande driver marina fastvingade flygplan från bärare skidhoppsramper.

STOVL

En Sea Harrier sjösätter från den indiska marinans hangarfartyg INS  Viraat

Kort start , vertikalt landande flygplan ( STOVL ) gör en konventionell rullande start, med jetavgaserna inställda för att ge maximal framåtkörning. När planet närmar sig skidhoppsrampen roteras jetavgaserna för att ge lyft såväl som framåt. Sådana startar möjliggör en större startvikt än en horisontell uppskjutning utan stöd, eftersom skidhopprampen ger en vertikal impuls när det behövs som mest, direkt vid start vid den långsammaste starthastigheten.

Start med skidhoppramp anses vara säkrare än start över en plattbärare. När en Harrier startar från ett amerikanskt landningshelikopterangrepp (LHA), skulle det avsluta startrullen och börja flyga på 18 fot över vattnet. Det kanske inte har en positiv stigningstakt , särskilt om fartyget hade tappat näsan under startrullen. Med hjälp av en skidhoppramp kommer en Harrier säkert att starta med en positiv stigning, och dess fart kommer att bära den till 150 till 200 fot (46 till 61 m) ovanför vattnet.

År 1988 genomförde en avdelning av US Marine Corps McDonnell Douglas AV-8B Harrier IIs en serie flygprov på det spanska hangarfartyget Príncipe de Asturias . Det konstaterades att startförhållanden som skulle använda alla 750 fot (230 m) av en Tarawa- klassens flygdäck endast skulle ta 300 fot (91 m) med Asturias 12 ° backhoppning; denna dramatiska förbättring för ett fartyg utan katapulter beskrevs som "inget annat än fantastiskt".

Markverksamhet

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

Under början av 1990-talet undersökte USA: s flygvapen användningen av hopphopp på land för att möjliggöra start på korta fält. tillvägagångssättet betraktades som "en möjlig lösning på problem med förnekelse av banan i Europa" under det kalla kriget . Det bestämdes att vid användning av ett skidhopp med en nio graders avgångsvinkel skulle avståndet som krävs för att en McDonnell Douglas F/A-18 Hornet skulle starta minskas med ungefär hälften.

Fartyg/klasser med skidhopp

Referenser

Citat

Bibliografi

  • Brown, JD (2009). Bärverksamhet 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 . Specialpress. 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 Aircraft Carriers 1922-45: Klasser före kriget . Bloomsbury Publishing. ISBN 9781780968094.

externa länkar