Введение
Кабель, используемый для быстрого замедления самолета при посадке.
Арестовое устройство, или тормозная установка, – это механическая система, предназначенная для быстрого замедления самолета при посадке. Арестовое оборудование на авианосцах является важнейшим компонентом военно-морской авиации и наиболее часто используется на авианосцах типов CATOBAR и STOBAR. Аналогичные системы также устанавливаются на наземных аэродромах для экспедиционных или экстренных случаев. Типичные системы состоят из нескольких стальных тросов, расположенных поперек полосы посадки, предназначенных для захвата крюком самолета. Во время обычной посадки с арестором крюк самолета зацепляет трос, и кинетическая энергия самолета передается в гидравлические амортизаторы, расположенные под палубой. Существуют также другие системы, использующие сети для захвата крыльев или шасси самолета. Эти системы баррикад и барьеров применяются только для экстренной остановки самолетов, у которых неисправен или отсутствует хвостовой крюк.
История
Системы тормозных канатов были изобретены Хью Робинсоном и использовались Юджином Эли при его первой посадке на корабль – бронекруйзер «Пенсильвания» 18 января 1911 года. Эти ранние системы имели канаты, пропущенные через шкивы и прикрепленные к мертвым грузам, таким как мешки с песком. Более современные тормозные канаты были испытаны в июне 1931 года, спроектированные командиром С. С. Митчеллом. Современные авианосцы ВМС США оснащены тормозным устройством Mark 7 Mod 3, способным принимать самолет на скорости в пределах 344 футов (105 м) за две секунды. Система рассчитана на поглощение теоретического максимального уровня энергии при максимальном вытягивании каната. До введения угловой взлетно-посадочной полосы использовались две системы (в дополнение к палубным канатам), чтобы предотвратить столкновение приземляющегося самолета с самолетами, стоящими в передней части палубы: барьер и баррикада. Если хвостовой крюк самолета не зацепился за канат, его шасси захватывалось сетью, известной как барьер. Если самолет зацепился за канат при касании, барьер можно было быстро опустить, чтобы самолет мог проехать через него. Последней сетью безопасности была баррикада – большая сеть длиной 5 метров, предотвращающая столкновение приземляющегося самолета с другими самолетами, стоящими на носу корабля. Барьеры больше не используются, хотя наземное тормозное оборудование иногда называют «барьерами». Баррикады все еще используются на борту авианосцев, но они устанавливаются и применяются только в аварийных ситуациях.
Операция
Обычное торможение происходит, когда задерживающий крюк садящегося самолета зацепляет одну из палубных петель. Когда самолет зацепляет палубную петлю, сила поступательного движения самолета передается на трос, который проходит через шкивы к тормозному двигателю, расположенному в машинном отделении ниже летной палубы или по обе стороны от взлетно-посадочной полосы. По мере вытягивания палубной петли и троса самолетом, находящимся в процессе торможения, кинетическая энергия самолета преобразуется в механическую энергию тросов, а тормозной двигатель преобразует механическую энергию тросов в гидравлическую энергию. Эта классическая гидравлическая система торможения сейчас заменяется системой, использующей электромагнетизм, где поглощение энергии контролируется турбоэлектрическим двигателем. Тормозной двигатель обеспечивает плавную и контролируемую остановку садящегося самолета. По завершении торможения задерживающий крюк самолета отсоединяется от палубной петли, которая затем втягивается в исходное положение.
Морские системы
Современные авианосцы обычно имеют три или четыре аэрофинишных кабеля, проложенных поперек посадочной полосы. Все американские авианосцы, находящиеся в эксплуатации, наряду с "Энтерпрайзом", имеют четыре кабеля, за исключением "Рональда Рейгана" и "Джорджа Буша-старшего", у которых их только три. Авианосцы других стран также могут иметь три кабеля. Пилоты стремятся зацепиться за второй кабель при трехкабельной конфигурации или за третий кабель при четырехкабельной конфигурации, чтобы снизить риск укороченной посадки. Самолеты, заходящие на посадку на авианосец, подлетают на скорости, составляющей примерно 85% от максимальной тяги. В момент касания посадочной полосы пилот увеличивает тягу двигателей до режима MIL (Military). В самолетах F/A-18E/F Super Hornet и EA-18G Growler самолет автоматически снижает тягу двигателей до 70% после обнаружения замедления, свидетельствующего об успешном захвате кабеля. Пилот может отключить эту функцию, выбрав режим максимальной форсажной тяги. Если самолет не зацепил аэрофинишный кабель – ситуация, известная как "болтер" – у него достаточно мощности, чтобы продолжить движение по угловой палубе и снова взлететь. Как только тормозная система останавливает самолет, пилот снижает тягу двигателей до холостого хода, поднимает тормозной крюк и освобождает палубу. Помимо американских CVN (ядерных авианосцев), действующие или строящиеся авианосцы Франции "Шарль де Голль", России "Адмирал Кузнецов", Китая "Ляонин", а также индийский авианосец оснащены аэрофинишным оборудованием.
Наземные системы
Наземные военные аэродромы, эксплуатирующие истребители или реактивные учебные самолеты, также используют системы торможения, хотя они не требуются для всех посадок. Вместо этого они применяются для посадки воздушных судов на короткие или временные взлетно-посадочные полосы, а также в аварийных ситуациях, связанных с отказом тормозов, проблемами с управлением или другими обстоятельствами, когда использование всей длины полосы невозможно или небезопасно. Существует три основных типа наземных систем: стационарные, экспедиционные и системы защиты от прорыва. Стационарные системы установлены почти на всех военных аэродромах США, где базируются истребители или реактивные учебные самолеты. Экспедиционные системы аналогичны стационарным и используются для посадки воздушных судов на короткие или временные взлетно-посадочные полосы. Экспедиционные системы рассчитаны на установку или демонтаж всего за несколько часов. В качестве резервных систем часто используются системы защиты от прорыва, состоящие из тросовых улавливателей и/или эластичных сетей, известных как барьеры. Барьерные сети захватывают крылья и фюзеляж самолета и используют тормозной двигатель или другие средства, такие как якорные цепи или пучки тканого текстиля, для замедления воздушного судна. На некоторых наземных аэродромах с ограниченной зоной безопасности за взлетно-посадочной полосой используется серия бетонных блоков, называемая системой поглощения энергии (EMAS). Эти материалы предназначены для удержания шасси самолета и замедления его за счет сопротивления качению и трения. Остановка самолета происходит за счет энергии, необходимой для разрушения блоков. В отличие от других типов систем торможения, EMAS также применяется в некоторых гражданских аэропортах, где зона безопасности за взлетно-посадочной полосой меньше допустимой. Первое применение барьера на военном аэродроме произошло во время Корейской войны, когда реактивным истребителям приходилось действовать с коротких аэродромов, не допускавших ошибок. Использованная система представляла собой перенос барьера Дэвиса, применяемого на прямых палубах авианосцев для предотвращения столкновения самолетов, пропустивших тросы арестора, с припаркованными впереди воздушными судами. Однако вместо сложной гидравлической системы, используемой на авианосцах для остановки самолета при столкновении с барьером, наземная система использовала тяжелые корабельные якорные цепи для остановки воздушного судна.
Компоненты
Основными системами, составляющими типичное тормозное устройство, являются крюковой трос или подвесы, талевые тросы или ленты, блоки и тормозные двигатели.
Подвеска для перекрестной палубы
Также известные как тормозные кабели или тросы, поперечные подвесы – это гибкие стальные тросы, натянутые поперек зоны посадки для захвата посадочным крюком приземляющегося самолета. На авианосцах устанавливаются три или четыре кабеля, пронумерованных от 1 до 4 от кормы к носу. Каждый подвес состоит из множества прядей, скрученных вокруг центрального сердечника, пропитанного маслом, который служит амортизатором для каждой пряди и обеспечивает смазку троса. Концы тросов оснащены концевыми муфтами, предназначенными для быстрого отсоединения при замене, и могут быть быстро отсоединены и заменены (примерно за 2–3 минуты на авианосцах). Отдельные тросы часто снимаются и остаются "очищенными" для проведения технического обслуживания других компонентов тормозной системы во время приема самолетов (с использованием других, работающих систем). Проволочные опоры поднимают палубные подвесы на несколько дюймов, чтобы их можно было зацепить хвостовым крюком приземляющегося самолета. На авианосцах проволочные опоры представляют собой изогнутые стальные листовые пружины, которые могут изгибаться, позволяя самолету проехать над установленным палубным подвесом. На наземных системах резиновые опоры в форме "пончика" диаметром 15 см поднимают трос над поверхностью взлетно-посадочной полосы примерно на 7,5 см.
Покупка кабелей или лент
Покупаемый кабель – это стальной трос, очень похожий на тормозной кабель. Однако он значительно длиннее и не предназначен для легкого снятия. На каждый тормозной кабель приходится два покупаемых кабеля, которые соединяются с обоими его концами. Покупаемые кабели соединяют тормозной кабель с двигателями тормозного устройства и "выдают" трос по мере его зацепления самолетом. Когда приближающийся самолет зацепляет палубный подвес, покупаемый кабель передает силу приземляющегося самолета от палубного оборудования к двигателю тормозного устройства. Подвес (тормозной кабель) "обжимается" (прикрепляется) к покупаемому кабелю посредством петли, созданной с помощью нагретого цинка. Такое бортовое изготовление считается опасным, и сообщается, что ВМС США тестируют использование автоматического пресса для более безопасного выполнения этой операции. В начале 1960-х годов британцы взяли эту базовую концепцию и разработали систему тормозного устройства распылительного типа для использования на суше и на море. Двигатель имел гидравлические цилиндры, перемещающиеся внутри трубы, заполненной водой, рядом с которой располагалась труба меньшего диаметра с отверстиями различного размера по всей ее длине. Королевский флот утверждал, что теоретического ограничения по весу не существует, но ограничение по скорости имеется.
Задержка двигателей
Каждый тормозной тросик имеет собственную систему амортизации, поглощающую и рассеивающую энергию, возникающую при торможении посадочного самолета. На американских авианосцах класса "Нимиц" используются гидропневматические системы, каждая из которых весит, где масло под давлением вытесняется из цилиндра плунжером, соединенным с тросом, через управляющий клапан. Эта система проходит испытания на "Джеральде Р. Форде" и будет установлена на всех авианосцах нового поколения.
Баррикада
Баррикада – это система аварийного останова, используемая только в случае невозможности выполнения нормального (с помощью тормозного троса) останова. Баррикада обычно находится в сложенном состоянии и монтируется только при необходимости. Для монтажа баррикады она натягивается поперек лётной палубы между стойками, которые поднимаются с палубы. Монтаж баррикады регулярно отрабатывается экипажами авианосцев ВМС США; хорошо обученный экипаж может выполнить эту задачу менее чем за три минуты. Лента баррикады состоит из верхних и нижних горизонтальных грузовых строп, соединенных между собой на концах. Пять вертикальных захватных строп, расположенных на расстоянии около 6 метров друг от друга, прикреплены к каждой верхней и нижней грузовой стропе. Лента баррикады поднимается на высоту примерно 6 метров. Лента баррикады захватывает крылья приземляющегося самолета, при этом энергия передается от ленты баррикады через трос к тормозному двигателю. После останова самолетом с помощью баррикады лента и палубные тросы убираются, а стойки опускаются обратно в свои углубления. Использование баррикады – редкое явление, поскольку хвостовые крюки спроектированы с высокой степенью надежности, и самолет, возвращающийся с боя с такими серьезными повреждениями, вряд ли сможет совершить посадку. Это устройство установлено на всех американских авианосцах и на французском авианосце "Шарль де Голль", в то время как на бразильских авианосцах типа "Катобар" и российских и индийских авианосцах типа "Стобар" установлено только обычное тормозное оборудование.