Flygdäck -Flight deck

Flygdäck på USS  John C. Stennis gör en höghastighetsväng under sina acceptansförsök 1995

Sjömansbilar parkerade på USS Ronald Reagan hangarfartygs flygdäck

Flygplanet på ett hangarfartyg är den yta från vilken dess flygplan startar och landar, i huvudsak ett miniatyrflygfält till havs. På mindre örlogsfartyg som inte har flyg som primärt uppdrag kallas landningsområdet för helikoptrar och andra VTOL- flygplan också som flight deck. Den officiella amerikanska flottans term för dessa fartyg är "luftkapabla fartyg".

Flygdäck har använts på fartyg sedan 1910, den amerikanska piloten Eugene Ely var den första individen som lyfte från ett krigsfartyg. Ursprungligen bestod av träramper som byggdes över förgården av huvudfartyg , ett antal slagkryssare , inklusive den brittiska klassen HMS Furious  and Courageous , amerikanska USS  Lexington och Saratoga , och japanska Akagi och slagskeppet Kaga , omvandlades till hangarfartyg under mellankrigstiden. period . Det första hangarfartyget som hade ett fullängdsflygdäck, som liknar konfigurationen av de moderna fartygen, var det ombyggda linjefartyget HMS  Argus som togs i bruk 1918. Pansarflygplanet var en annan innovation som den kungliga flottan tog pionjärer under 1930-talet. Tidiga landningsarrangemang förlitade sig på den låga hastigheten och landningshastigheten för erans flygplan, som helt enkelt "fångades" av ett team av däckshand i ett ganska farligt arrangemang, men dessa blev opraktiska när tyngre flygplan med högre landningshastigheter dök upp; sålunda blev ett arrangemang av avledarekablar och ändkrokar snart det gynnade tillvägagångssättet.

Under kalla kriget introducerades många innovationer i flygdäcket. Det vinklade cockpit, uppfunnit av Dennis Cambell från Royal Navy, var en framträdande designfunktion som drastiskt förenklade flygplanets återhämtning och däcksrörelser, vilket gjorde det möjligt att utföra landnings- och uppskjutningsoperationer samtidigt snarare än utbytbart; den hanterade också bättre de högre landningshastigheterna för jetdrivna flygplan. 1952 blev HMS  Triumph det första hangarfartyget att prova det vinklade flygdäcket. Ett annat framsteg var hoppbacken , som passade en vinklad ramp på cockpit nära slutet av flygplanets start; förändringen minskade avsevärt det erforderliga avståndet och blev särskilt användbart för drift av STOVL- flygplan. Dessutom har olika misslyckade koncept för att ersätta eller komplettera det konventionella cockpit dykt upp under åren, från det flexibla cockpit till ubåtshangarfartyg och stridsflygplan .

Evolution

Eugene Elys första landning, på pansarkryssaren USS Pennsylvania

Tidigt

De första flygdäcken var lutande träramper byggda över krigsfartygens försegling . Eugene Ely gjorde det första flygplanet med fast vingar från ett krigsfartyg från USS  Birmingham den 14 november 1910.

Två månader senare, den 18 januari 1911, landade Ely sitt Curtiss-skjutplan på en plattform på Pennsylvania förankrad i San Francisco Bay med hjälp av det första tailhook-systemet, designat och byggt av cirkusartist och flygare Hugh Robinson. Ely sa till en reporter: "Det var lätt nog. Jag tror att tricket kunde vändas nio gånger av tio." Den 9 maj 1912 blev befälhavaren Charles Samson den första mannen att lyfta från ett fartyg som var på väg när han flög sin Short S.27 utanför HMS  Hibernia , som ångade i 10,5 kn (12,1 mph; 19,4 km/h).

Eftersom starthastigheten för tidiga flygplan var så låg, var det möjligt för ett flygplan att göra en mycket kort start när det sjösättningsfartyg ångade i vinden. Senare dök avtagbara "flygande plattformar" upp på kanontornen på slagskepp och slagkryssare som började med HMS  Repulse , vilket gjorde att flygplan kunde flygas iväg för spaningsändamål, även om det inte fanns någon chans att återhämta sig.

Den 2 augusti 1917, medan han utförde försök, landade skvadronchefen Edwin Harris Dunning en Sopwith Pup framgångsrikt ombord på den flygande plattformen av HMS  Furious , och blev den första personen att landa ett flygplan på ett rörligt skepp. Men vid hans tredje försök sprack ett däck när han försökte landa, vilket fick flygplanet att gå över sidan och dödade honom; Dunning har alltså också den tveksamma utmärkelsen att vara den första personen som dör i en landningsolycka med hangarfartyg.

Landningsarrangemangen på Furious var mycket otillfredsställande. För att landa var flygplan tvungna att manövrera runt överbyggnaden. Furious återfördes därför till varvet för att få ett 300 fot (91 m) däck tillagt akterut för landning, ovanpå en ny hangar. Den centrala överbyggnaden fanns dock kvar och turbulens orsakad av den påverkade landningsdäcket hårt.

Full längd

HMS  Argus visar flygdäcket i full längd från fören till aktern

Flygdäck återuppstår ombord på USS  Peleliu

Det första hangarfartyget som började visa konfigurationen av det moderna fartyget var den ombyggda linern HMS  Argus , som hade ett stort platt trädäck lagt över hela skrovets längd, vilket gav ett kombinerat landnings- och startdäck utan hinder av turbulens i överbyggnaden . På grund av hennes fria flygplansdäck hade Argus inget fast lurade torn och ingen tratt. Snarare slängdes avgaser ner längs fartygets sida och slängdes ut under cockpit (vilket, trots arrangemang för att sprida gaserna, gav ett ovälkommet "lyft" till flygplanet omedelbart före landning).

Avsaknaden av en kommandoposition och tratt var otillfredsställande, och Argus användes för att experimentera med olika idéer för att råda bot på lösningen. Ett fotografi 1917 visar henne med en dukmodell av en styrbords "ö"-överbyggnad och tratt. Detta placerades på styrbords sida eftersom rotationsmotorerna i vissa tidiga flygplan skapade vridmoment som drog nosen åt vänster, vilket betyder att ett flygplan naturligtvis girade åt babord vid start; därför var det önskvärt att de vände sig bort från den fasta överbyggnaden. Detta blev det typiska hangarfartygsarrangemanget och användes i nästa brittiska hangarfartyg, Hermes och Eagle .

Efter första världskriget omvandlades stridskryssare som annars skulle ha kasserats enligt Washington Naval Treaty - såsom brittiska HMS  Furious and Courageous -klassen , amerikanska USS  Lexington och Saratoga , och japanska Akagi och slagskeppet Kaga - till bärare längs ovanstående rader. Eftersom de var stora och snabba var de perfekt lämpade för denna roll; den tunga bepansringen och smutskastningen och låga hastigheten på det ombyggda slagskeppet Eagle tjänade till att vara något av ett handikapp i praktiken.

Eftersom den militära effektiviteten hos hangarfartyg då var okänd, var tidiga fartyg typiskt utrustade med kanoner av kryssarkaliber för att hjälpa till i deras försvar om de överraskades av fiendens krigsskepp. Dessa vapen togs i allmänhet bort under andra världskriget och ersattes med luftvärnskanoner , eftersom bärardoktrinen utvecklade modellen "insatsstyrka" (senare kallad "stridsgrupp"), där bärarens försvar mot ytfartyg skulle vara en kombination av eskorterande krigsskepp och sitt eget flygplan.

I fartyg av denna konfiguration var hangardäcket styrka däcket och en integrerad del av skrovet, och hangaren och flygdäcket av lätt stål ansågs vara en del av överbyggnaden. Sådana fartyg byggdes fortfarande in i slutet av 1940-talet, klassiska exempel var den amerikanska flottans Essex- och Ticonderoga -klassbärare . Men 1936 började Royal Navy byggandet av Illustrious -klassen .

I dessa fartyg var flygdäcket styrkedäcket, en integrerad del av skrovet, och var kraftigt bepansrat för att skydda fartyget och hennes luftkomplement. Flygdäcket som styrkedäck antogs för senare konstruktion. Detta nödvändiggjordes av den ständigt ökande storleken på fartygen, från 13 000  ton USS  Langley 1922 till över 100 000 ton i de senaste lastfartygen av Nimitz -klass och Gerald R. Ford -klass .

Armerad

När hangarfartyg ersatte slagskepp som det primära flottans huvudfartyg, fanns det två skolor när det gällde frågan om pansarskydd skulle inkluderas i cockpit. Förenta staternas flotta (USN) gynnade initialt obepansrade flygdäck eftersom de maximerade hangar- och flygdäcksstorleken, vilket i sin tur maximerade flygplanskapaciteten i hangaren, och på flygdäcket, i form av en permanent "däckspark" för en stor del av flygplanet.

1936 utvecklade Royal Navy det bepansrade hangarfartyget som också omslöt hangarens sidor och slutar med pansar. Tillägget av pansar till flygdäcket erbjöd flygplan under ett visst skydd mot luftbomber, medan de pansrade hangarsidorna och ändarna hjälpte till att minimera skador och offer från explosioner eller bränder inom eller utanför hangaren. Tillägget av pansar till hangaren tvingade fram en minskning av toppvikten, så hangarhöjden reducerades, och detta begränsade de typer av flygplan som dessa fartyg kunde bära, även om Royal Navys pansarfartyg hade reservflygplan i hangaren allmänna omkostnader.

Pansaret minskade också cockpitens längd, vilket minskade den maximala flygplanskapaciteten för det pansrade flygdäckshangarfartyget. Dessutom använde Royal Navy hangarfartyg inte en permanent däckspark förrän ungefär 1943; innan dess var flygplanskapaciteten för RN hangarfartyg begränsad till deras hangarkapacitet.

Den 23 000 ton tunga British Illustrious -klassen hade en hangarkapacitet för 36 flygplan i storleken Swordfish och en enda hangar på 458 x 62 x 16 fot (139,6 m × 18,9 m × 4,9 m), men transporterade upp till 57 flygplan med en permanent däckspark, medan den 23 400 ton tunga oförsonliga klassen innehöll ökad hangarkapacitet med en övre hangar på 458 x 62 x 14 fot (139,6 m × 18,9 m × 4,3 m) och tillägget av en 208 x 14 fot. 62 x 14 fot (63,4 m × 18,9 m × 4,3 m) nedre hangar, framför efterhissen, som hade en total kapacitet på 52 flygplan i storleken Swordfish eller en blandning av 48 flygplan från senkrigstiden i hangaren plus 24 flygplan i en permanent däckspark, men fraktade upp till 81 flygplan med en däckspark.

Den 27 500 ton tunga USN Essex -klassen hade en hangar på 654 x 70 x 17,5 fot (199,3 m × 21,3 m × 5,3 m) som var designad för att hantera en blandning av 72 USN-flygplan från förkrigstiden. men bar upp till 104 flygplan från det sena kriget som använde både hangaren och en permanent däckspark. Erfarenheterna från andra världskriget fick USN att ändra sin designpolicy till förmån för bepansrade flygdäck på mycket större fartyg: "Den huvudsakliga rustningen som bärs på Enterprise är det tunga pansarflygdäcket. Detta skulle bevisa en betydande faktor i den katastrofala branden och explosioner som inträffade på Enterprises flygdäck 1969. Den amerikanska flottan lärde sig sin läxa på den hårda vägen under andra världskriget när alla dess bärare endast hade bepansrade hangardäck. Alla attackbärare byggda sedan Midway -klassen har haft pansarflygplan. "

Landning

En barrikad reses mot USS  Ronald Reagan . Användning av barrikad är en sällsynt nödåtgärd.

Landningsarrangemang var ursprungligen primitiva, med flygplan som helt enkelt "fångades" av ett team av däckshand som skulle springa ut från flygdäckets vingar och ta tag i en del av flygplanet för att sakta ner det. Denna farliga procedur var endast möjlig med tidiga flygplan med låg vikt och landningshastighet. Arrangemang av nät tjänade till att fånga flygplanet om det senare skulle misslyckas, även om detta sannolikt skulle orsaka strukturella skador. En halkfri däcksyta är viktig för att förhindra att flygplan glider på ett vått däck när fartyget rullar.

Landning av större och snabbare flygplan på ett cockpit möjliggjordes genom användning av stoppkablar installerade på cockpit och en bakkrok installerad på flygplanet. Tidiga bärare hade ett mycket stort antal avledare eller "trådar". Nuvarande amerikanska flottans bärare har tre eller fyra stålkablar sträckta över däcket med 20 fot (6,1 m) intervaller som för ett plan, som färdas i 150 mph (240 km/h), till ett fullständigt stopp på cirka 320 fot (98 m) .

Kablarna är inställda för att stoppa varje flygplan på samma plats på däck, oavsett storlek eller vikt på planet. Under andra världskriget skulle stora nätbarriärer sättas upp över flygdäcket så att flygplan kunde parkeras på den främre delen av däcket och återhämtas på efterdelen. Detta tillät ökade komplement men resulterade i en förlängd start- och återhämtningscykel då flygplan blandades runt bäraren för att tillåta start- eller landningsoperationer.

En barrikad är ett nödsystem som används om ett normalt gripande inte kan göras. Barrikadband griper in i det landande flygplanets vingar och momentum överförs till den stoppande motorn.

Innovationer från kalla kriget

Vinklad

Animerad representation av en missad inflygning på vinklat flygdäck, Centaur -klass som visar hur det förskjutna återhämtningsområdet möjliggör samtidiga uppskjutning och återhämtning.

Det vinklade flygdäcket uppfanns av Royal Navy Captain (senare konteramiral) Dennis Cambell , som en utväxt av designstudier som initialt påbörjades vintern 1944–1945. En kommitté av seniora Royal Navy-officerare beslutade att framtiden för sjöflyget låg i jetplan, vars högre hastigheter krävde att bärarna modifierades för att "passa" deras behov.

Med denna typ av däck – även kallat "skewed deck", "canted deck", "waist angle deck" eller "vinkeln" – breddas däckets akterdel, och en separat landningsbana placeras i vinkel från mittlinjen.

Det vinklade cockpit designades med jetflygplanens högre landningshastigheter i åtanke, vilket skulle ha krävt hela längden av ett mittlinjecockpit för att stanna. Konstruktionen tillät också samtidiga uppskjutning och återhämtning, och gjorde det möjligt för flygplan som misslyckades med att ansluta till arresterkablarna för att avbryta landningen, accelerera och starta om ( bolter ) utan risk för andra parkerade eller startande flygplan.

Representation av Nimitz - klassens bärare USS  Dwight D. Eisenhower som illustrerar hur en ökning av förskjutningsvinkeln för en bärares återhämtningsområde tillåter användning av två katapulter under uppskjutning och återhämtning.

Omdesignen möjliggjorde flera andra design- och driftsmodifieringar, inklusive montering av en större ö (förbättrade både fartygshantering och flygkontroll), drastiskt förenklad flygplansåterhämtning och däcksrörelse (flygplan som nu sjösattes från fören och landade på det vinklade cockpit lämnar ett stort öppet område midskepps för beväpning och tankning), och skadekontroll. På grund av dess användbarhet i flygoperationer, är det vinklade däcket nu en avgörande egenskap hos STOBAR och CATOBAR utrustade hangarfartyg.

Det vinklade cockpit testades första gången 1952 på HMS  Triumph genom att måla vinklade däcksmarkeringar på mittlinjen av cockpit för touch-and-go-landningar. Detta testades även på USS  Midway samma år.

Trots de nya markeringarna var spärrutrustningen och barriärerna i båda fallen fortfarande i linje med mittlinjen på det ursprungliga däcket. Från september till december 1952 lät USS  Antietam installera en rudimentär sponson för äkta tester med vinklat däck, vilket möjliggjorde fullständiga arresterade landningar, vilket under försök visade sig vara överlägset. 1953 tränade Antietam med både amerikanska och brittiska flottenheter, vilket bevisade värdet av konceptet med vinklat däck. HMS  Centaur modifierades med ett överhängande vinklat flygdäck 1954.

US Navy installerade däcken som en del av SCB-125- uppgraderingen för Essex -klassen och SCB-110/110A för Midway -klassen . I februari 1955 blev HMS  Ark Royal den första bäraren som konstruerades och sjösattes med ett vinklat däck, snarare än att ha ett eftermonterat. Detta följdes samma år av de ledande fartygen i den brittiska Majestic -klassen ( HMAS  Melbourne ) och den amerikanska Forrestal -klassen ( USS  Forrestal ).

Skidhopp

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

Ett hoppbacke omvandlar en del av flygplanets framåtgående rörelse till uppåtgående rörelse genom att använda en krökt ramp placerad i slutet av flygdäcket. Som ett resultat börjar flygplanet sin flygning med en positiv stigningstakt. Detta gör att tyngre flygplan kan lyfta även om lyftet som genereras är mindre. Tyngdkraften gör att den uppåtgående hastigheten minskar, men flygplanet fortsätter att accelerera efter att ha lämnat cockpit. När den uppåtgående hastigheten har sjunkit till noll, går flygplanet tillräckligt snabbt för att uppnå stabil flygning.

Skihopp kan användas för att göra det möjligt för konventionella flygplan att starta på STOBAR hangarfartyg. De kan också möjliggöra tyngre nyttolaster för STOVL- flygplan.

Flexibel

En idé som testades, men aldrig togs i bruk, var det flexibla eller uppblåsta, luftdämpade, "gummitäcket". I den tidiga jetåldern insåg man att eliminering av landstället för bärarburna flygplan skulle förbättra flygprestanda och räckvidd, eftersom det utrymme som landningsstället tog kunde användas för att hålla ytterligare bränsletankar. Detta ledde till konceptet med ett däck som skulle absorbera energin från landning.

Med introduktionen av jetflygplan var risken att skada propellrar inte längre ett problem, även om start skulle kräva någon form av uppskjutningsvagga. Tester utfördes med en de Havilland Sea Vampire som flögs av testpiloten Eric "Winkle" Brown på ett flexibelt däck monterat på HMS  Warrior .

Däcket bestod av en gummerad plåt helt uppburen på flera lager av trycksatt brandslang. Supermarine designade sin Type 508 för landningar av gummidäck. Den flexibla däcksidén visade sig vara tekniskt genomförbar men övergavs, eftersom vikten på bärarflygplan ökade och det alltid fanns tvivel om en genomsnittlig pilots förmåga att landa på detta sätt. Typ 508 utvecklades därefter till ett konventionellt bärarflygplan, Supermarine Scimitar .

Den amerikanska flottan utvärderade ett landbaserat flexibelt däck tillverkat av Firestone Tyre and Rubber Co. med två modifierade Grumman F9F-7 Cougars . Tre amerikanska piloter hade deltagit i de brittiska flexibla däcksförsöken i Farnborough och den amerikanska flottan, trots förbindelse med britterna, gjorde om Farnborough-försöken delvis, med 23 landningar vid Patuxent River, innan de avbröt projektet i mars 1956 av liknande skäl.

Alternativ

Under det kalla kriget föreslogs flera oortodoxa alternativ till det konventionella flygdäcket och i vissa fall experimenterades med dem.

Shipborne Containerized Air-defence System ( SCADS ) var en föreslagen modulsats för att konvertera ett RO-RO- eller containerfartyg till flygfartyg, med ett system som tillåter att ett containerfartyg konverteras till ett STOVL-hangarfartyg på två dagar under en nödsituation och snabb borttagning efter användning för förvaring. Ett prefabricerat cockpit och hoppbacke skulle tillåta sex Sea Harriers och två helikoptrar att användas, med fraktcontainrar som tillhandahåller hangarage för flygplanet och inrymmer deras stödsystem och personal samt defensiva system och missiler. Flera varianter av SCADS-konceptet utformades för olika uppdragsroller; en implementering var skräddarsydd för till exempel helikopteroperationer. Det var i praktiken en modern motsvarighet till handelshangarfartyget under andra världskriget .

Skyhook-systemet utvecklades av British Aerospace , som involverade användningen av en kran med en toppkopplingsmekanism hängd över havet för att fånga och släppa VTOL-flygplan, såsom Harrier-hoppjet. Systemet skulle kunna installeras på fartyg av olika konfigurationer och storlekar, även de så små som fregatter , vilket gör det möjligt för praktiskt taget vilket Royal Navy-fartyg som helst att sätta in en handfull harrier. Den var avsedd för Skyhook att inte bara möjliggöra uppskjutning och återhämtning av sådana flygplan, utan för att möjliggöra snabb återupprustning och tankning. Systemet marknadsfördes till olika utländska kunder under 1990-talet, till exempel för att göra det möjligt för Japans flotta av helikopterjagare att köra Harrier genom att installera Skyhook ombord. Den kanske mest utarbetade implementeringen som föreslagits var tillämpningen av Skyhook på stora ubåtar, som den ryska Typhoon-klassen , för att producera ett ubåtshangarfartyg .

Saunders -Roe SR.A/1 var en prototyp av jetdriven flygbåtsjaktplan , utvecklad under 1940-talet med avsikten att eliminera det monopol som hade hangarfartyg på att sjösätta jetjaktplan. SR.A/1, som beskrivs som det första vattenbaserade flygplanet att utnyttja jetframdrivning i världen, väckte intresse från både brittiska och amerikanska tjänstemän, med data om projektet som överfördes. Emellertid drog tjänstemännen slutsatsen att konceptet hade blivit föråldrat i jämförelse med alltmer kapabla landbaserade stridsflygplan, tillsammans med oförmågan att lösa motorproblem, vilket tvingade till att avsluta arbetet. Under juni 1951 flög SR.A/1-prototypen (TG263) för sista gången.

Under det tidiga 1950-talet arbetade Saunders-Roe på en ny jaktplansdesign, kallad Project P.121 , som innehöll skidor - flygplanspublikationen Flight kallade den "Saunders-Roe Hydroski" - i syfte att föra dess prestanda närmare det av landbaserade flygplan. Genom att använda hydroskidor och avstå från skrovinflygningen av SR.A/1, ålades inga eftergifter för hydrodynamiska krav på flygkroppen. Den 29 januari 1955 beslutade företaget att inte gå vidare med konstruktionen av en prototyp, eftersom förslaget inte hade fått något officiellt stöd.

Convair F2Y Sea Dart var en supersonisk jetjaktplan för sjöflygplan som hade skidor snarare än hjul. I slutet av 1940-talet fruktade USA:s flotta att överljudsflygplan skulle stanna vid låga hastigheter som krävs för en bärares stopputrustning, och därför inte skulle kunna landa på ett konventionellt hangarfartyg. Sea Dart skulle landa på (slät) vatten; sedan sänkas och höjas från havet med en kran. Marinen övervägde också att kombinera Sea Dart med det oortodoxa tillvägagångssättet av ett ubåtshangarfartyg som kunde bära upp till tre sådana flygplan inuti specialbyggda tryckkammare. De skulle ha lyfts upp av en babords hiss akter om seglet och antingen lyfta på egen hand från ett jämnt hav eller katapulteras upp från aktern i ett högre hav. Under testflygningsfasen genererade hydroskidorna våldsamma vibrationer under start och landning, medan en dödsolycka orsakad av strukturella fel också skadade programmet; marinen valde att ställa in alla produktionsflygplan.

Den amerikanska flottan hade ett stort intresse för ubåtshangarfartygskonceptet under det sena 1940-talet. En studie utförd 1946 föreställde sig mycket stora ubåtar, från 600 fot (180 m) till 750 fot (230 m) långa, för att bära två XA2J Super Savage bombplan för det strategiska kärnvapenattackuppdraget , eller alternativt fyra F2H Banshee- jaktplan. Ett annat förslag skulle ha inneburit konvertering av överflödiga ubåtar från andra världskrigets flotta för att möjliggöra transport och uppskjutning av en sjöflygplansmodell av Douglas A-4 Skyhawk- attackflygplanet, som skulle ha utrustats med hydroskidor för start liknande de från Sea Dart.

Uppgifter

På US Navy hangarfartyg cockpit indikeras uppgifter med olika jerseyfärger:

Gul, brun, röd och lila jerseyfärger på USS Dwight D. Eisenhower

Se även

• Flygplanskatapult
• Helikopterdäck
• Modern United States Navy lufttrafikföretag

Referenser

Citat

Bibliografi

Vidare läsning

• Truebe, Carl (september 2017). "Fråga 29/53: RN WWI 'Flying-off'-plattformar". Fråga Infoser. Krigsskepp International . LIV (3): 190–192. ISSN  0043-0374 . JSTOR  44894908 . (prenumeration krävs)

externa länkar

• Media relaterade till flygdäck (fartyg) på Wikimedia Commons