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美国最新福特号航母再曝漏洞:AAG先进拦阻系统质量不过关

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
AAG先进拦阻系统:低故障率“臣妾做不到”
弹射战机起飞只是航空母舰操作的一部分,解决喷气式战机着舰也是一个非常大的挑战性难题。舰载机不可能像陆基战斗机那样先着陆、然后慢慢在常规跑道上减速再停下来,而是必须在高度控制的状态下对准航母下降滑行,依靠航空母舰的拦阻索来挂住舰载机的尾钩,使飞机在有限长度的甲板上停下来。
一个多世纪以来,世界各国海军一直都在使用着陆拦阻系统来解决舰载机着舰问题。美国海军的拦阻系统最早要追溯到1911年,当时海军在“宾夕法尼亚”号航母上安装了第一套拦阻系统,主要由沙袋和电缆组成。经过100多年的摸索,成就了美国海军现役“尼米兹”级航母Mk7型拦阻系统,于1961年開发启用。

从运行原理看,Mk7型拦阻系统可以称之为液压齿轮制动系统:设在舰体内部的拦阻机是一个充满液压油的汽缸,汽缸内有上下活动的柱塞,连接着甲板上的4道拦阻索,整个系统相当于一个超大号的汽车减震器。当舰载机尾钩勾住甲板上的任何一根拦阻索时,飞机向前的冲跑力通过滑轮钢索传递到阻拦机中连接主油缸柱塞上的动滑轮组钢索上,动滑轮组便向阻拦机中固定滑轮组的方向运动,同时柱塞推动油缸中乙烯基乙二醇油液通过定长冲跑控制阀流向蓄能器。定长冲跑控制阀是一个流量可调整的节流阀,液体通过该阀时会产生压力损失,对液压油缸中的流动液体产生阻尼,对飞机产生阻拦力。在动滑轮组运动的过程中,与其相连的滑轮通过钢索系统使得定长冲跑控制阀的凸轮旋转,控制阀杠杆系统的支点位置发生改变。控制阀的开度会越来越小,在冲跑的末端,开口完全封闭,柱塞和其相连的运动滑轮组停止下来,进而控制飞机前冲,使飞机在航母甲板上停下来。

50多年来,Mk7液压齿轮制动拦阻系统经过了多次改进,已经发展成为一套比较成熟的航母子系统。但同美军新航母的高科技水平先比,Mk7的科技含量和格调显得档次不够高。海军有意选择启用全新的、未经验证的电驱动先进拦阻装置来取代成熟的液压装置,即使这意味“福特”号航母项目将付出更多的资金。
2005年,美国海军宣布通用原子公司获得AAG先进拦阻系统研发订单,初始预算为1.72亿美元。与电磁弹射器一样,通用原子公司以前并没有建造航母拦阻系统的任何经验。直接后果是项目成本坐上过山车一般节节攀升,2009年调整为3.64亿美元。截止目前,这一数字已经飙升为13亿美元,成本上涨比例达到惊人的656%!

AAG先进拦阻系统的运行原理主要基于“吸能装置水旋转体”,主要由阻拦机和软件控制系统组成。阻拦机是用来吸收舰载机着舰瞬间产生的冲击的,它的构成很简洁,包括水力涡轮、带有一定惯量的锥形鼓轮、机械制动装置、感应电机以及一根连接以上构件的旋转轴;当尾钩与阻拦索接触时,滑轮索从锥形鼓轮中牵出,使旋转轴转动,旋转轴连接的水力涡轮吸收了70%的舰载机动能;电力调节系统通过传感器控制感应电机的转速,从而控制作用在旋转轴上的扭矩,使锥状鼓轮上的缆索以充分恒定的张力释放,阻拦机的摩擦制动器作为备用的吸能部件,在感应电机或水力涡轮失效时使用,确保整个阻拦系统的可靠性。最终实现舰载机的安全降落。
然而,同电磁弹射器一样,海军决定在“福特”号上启用未经验证的电磁拦阻系统技术,这一挑战的风险性后来远远超过了海军的最初预期。看上去“高端大气上档次”的AAG先进拦阻系统,在研发过程就磕磕绊绊。在2012年开发试验中,测试人员发现水力涡轮减速器划水板存在强度不够的问题,很容易造成损坏,经过了两年的“重大设计”才搞定这一问题。除了减速器故障外,早期的失败测试显示,AAG系统设计过于复杂,电磁减震器极易发生损坏,据称这一问题后来得到了解决。修改后的拦阻器于2014年通过陆上无负荷试验。2016年,该系统完成第一架飞机陆上拦阻测试。
然而,这只是少有的好消息。据最新的可靠性测试结果显示,AAG先进拦阻系统的无故障拦阻次数仅为25次,而海军的设计要求是16500次,两者相差660倍,这意味它根本不可能满足“福特”号航母舰载机的高频出动率。而且,AAG系统也有和电磁弹射器相似的大问题,一旦发生故障就必须全部全面断电,一断电就要全部停飞,通用原子公司的技术人员无法在保持飞行作业的状态下维修他们“先进”的AAG系统。这意味着在耗费13亿美元巨额投入后,能否纠正AAG的高故障率依然是个未知数。
AAG先进拦阻系统的不可靠性已经惊动了五角大楼。2016年7月,美国国防部总监察长在一份报告中指出,整个AAG计划管理不善,“在‘福特’号进入工程建造阶段十年后,海军仍然无法提供新航母全系统测试的能力或安全保证。”2016年8月,主管后勤的国防部副部长弗兰克·肯德尔也在“福特”号航母项目备忘录中指出,“事后看来,过早使用这么多未经验证的技术是很不成熟的决定。”

AAG的问题是如此糟糕,以致五角大楼一度督促海军展开研究,是否需要完全搁置这一不靠谱的项目,续建航母重新使用现役航母使用的Mk7液压拦阻系统改进型。美国海军最终决定咬牙坚持下去,并提出了为第二艘“福特”级航母“约翰·肯尼迪”安装AAG系统的计划。但这一决定是有风险的,AAG的预算计划一旦超过2009年3.64亿调整预算的50%,势必突破纳恩-迈克柯迪法案的成本费用计划上限,触发政府项目成本管理自动审查。到时候,除非美国国防部长为AAG项目亲自背书,证明该项目对国防至关重要。否则,海军的计划将被取消。
当然,按照美国军方的习惯,通过纳恩-迈克柯迪法案取消一个军方认定项目也是非常罕见的。AAG可能还会继续下去,就像国防采办中的菲茨杰拉德第一定律所讲的那样:“过程只有两个阶段。首先是“现在说得太早了”。最终是“停下来太晚了。”



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