Echipament de arestare - Arresting gear

Uneltele de arestare
US Navy 020312-N-7265D-005 F-14.jpg
Un F-14 Tomcat coboară pentru a ateriza o treaptă de aterizare pe puntea de zbor a USS  Theodore Roosevelt  (CVN-71) în 2002

Un angrenaj de prindere sau angrenaj de prindere este un sistem mecanic utilizat pentru a decelera rapid o aeronavă pe măsură ce aterizează . Arestarea echipamentului pe portavioane este o componentă esențială a aviației navale și este folosită cel mai frecvent pe portavioanele CATOBAR și STOBAR . Sisteme similare se găsesc și la aerodromurile terestre pentru utilizare expediționară sau de urgență. Sistemele tipice constau din mai multe cabluri de sârmă de oțel așezate în zona de aterizare a aeronavei, proiectate pentru a fi prinse de cârligul de coadă al aeronavei . În timpul unei arestări normale, cârligul de prindere cuplează firul și energia cinetică a aeronavei este transferată către sistemele hidraulice de amortizare atașate sub puntea purtătorului. Există și alte sisteme conexe care utilizează plase pentru a prinde aripi sau trenuri de aterizare . Aceste sisteme de baricadă și barieră sunt utilizate numai pentru arestări de urgență pentru aeronave fără cârlige operabile.

Istorie

Avioane Fairey III-F care aterizează la bordul portavionului britanic HMS  Furious, la începutul anilor 1930. Firele de angrenare pentru arestare sunt vizibile deasupra punții de zbor

Sistemele de cabluri de arestare au fost inventate de Hugh Robinson și au fost utilizate de Eugene Ely la prima aterizare pe o navă - crucișătorul blindat USS  Pennsylvania , la 18 ianuarie 1911. Aceste sisteme timpurii au avut cabluri trecute prin scripeți și atașate la greutăți moarte, cum ar fi sacii de nisip . Cabluri de arestare mai moderne au fost testate pe HMS  Courageous în iunie 1931, proiectate de comandantul CC Mitchell .

Portavioanele moderne ale US Navy au instalat echipamentul de blocare Mark 7 Mod 3, care are capacitatea de a recupera o aeronavă de 23.000 t, la o viteză de angajare de 130 de noduri, la o distanță de 105 m, în două secunde. . Sistemul este conceput pentru a absorbi energia teoretică maximă de 47,5 milioane de lire sterline (64,4 MJ) la epuizarea maximă a cablului.

Înainte de introducerea punții de zbor înclinate , au fost utilizate două sisteme (în plus față de cablurile de punte) pentru a împiedica aterizarea aeronavelor să intre în aeronavele parcate mai departe pe puntea de zbor: bariera și baricada. Dacă dispozitivul de prindere a aeronavei nu reușea să prindă o sârmă, trenul său de aterizare ar fi prins de o plasă de 0,41-1,22 m înălțime cunoscută sub numele de barieră . Dacă aeronava a prins un fir la atingere, bariera ar putea fi coborâtă rapid pentru a permite avionului să treacă peste ea. Ultima plasă de siguranță a fost baricada , o plasă mare, de 4,6 m înălțime, care împiedica aterizarea aeronavelor să se prăbușească în alte aeronave parcate pe prova. Barierele nu mai sunt folosite, deși uneltele de blocare la sol sunt uneori numite „bariere”. Baricadele sunt încă folosite la bordul transportatorilor, dar sunt doar amenajate și utilizate în situații de urgență.

Operațiune

Un pandantiv cu punte încrucișată milisecunde după ce o roată a aeronavei trece peste ea. Suporturile arcuite sunt arcuri cu frunze care ridică pandantivul deasupra punții de zbor.

O arestare normală se realizează atunci când cârligul de arestare al unei aeronave de intrare cuplează unul dintre pandantivele de pe punte. Când o aeronavă de aterizare acționează un pandantiv de punte, forța mișcării înainte a aeronavei de aterizare este transferată către un cablu de cumpărare care este direcționat prin snopi către motorul care oprește, situat într-o cameră de mașini de sub puntea de zbor sau de ambele părți ale pistă de decolare. Pe măsură ce pandantivul punții și cablul de cumpărare sunt scoase de aeronava care este arestată, energia cinetică a aeronavei este transferată la energia mecanică a cablurilor, iar motorul care oprește transferă energia mecanică a cablurilor către energia hidraulică. Acest sistem clasic de oprire hidraulică este acum înlocuit de unul care folosește electromagnetici, unde absorbția energiei este controlată de un motor turbo-electric. Motorul care oprește asigură o oprire lină și controlată a aeronavei de aterizare. La finalizarea arestării, cârligul de oprire a aeronavei este decuplat de pe pandantivul punții, care este apoi retras în poziția sa normală.

Sisteme bazate pe mare

Un intrus Grumman A-6 pe cale să prindă firul # 3.

Transportatorii moderni au de obicei trei sau patru cabluri de blocare așezate peste zona de aterizare. Toți transportatorii americani din clasa Nimitz , împreună cu Enterprise , au patru fire, cu excepția USS  Ronald Reagan și USS  George HW Bush , care au doar trei. Transportatorii din clasa Gerald R. Ford vor avea, de asemenea, trei. Piloții vizează al doilea fir pentru configurația cu trei fire sau al treilea fir pentru configurația cu patru fire, pentru a reduce riscul de aterizare scurtă. Avioanele care intră la aterizare pe un transportator sunt la aproximativ 85% din accelerație maximă. La touchdown, pilotul avansează accelerațiile la putere maximă. În avioanele F / A-18E / F Super Hornet și EA-18G Growler , aeronava reduce automat forța motorului la 70% odată ce este detectată decelerarea unei arestări reușite. Această caracteristică poate fi anulată de pilot prin selectarea maximului post-arzător. Dacă aeronava nu reușește să prindă un cablu care oprește, o stare cunoscută sub numele de „ bolter ”, aeronava are suficientă putere pentru a continua în jos pe puntea de zbor unghiulară și pentru a deveni din nou în aer. Odată ce treapta de oprire oprește aeronava, pilotul readuce clapetele de accelerație la ralanti, ridică cârligul și ridică taxele.

Pe lângă CVN-urile americane ( portavioane nucleare ), francezii Charles de Gaulle , amiralul rus Kuznetsov , brazilianul São Paulo , Liaoningul chinez , precum și indianul Vikramaditya sunt portavioane active sau viitoare instalate cu unelte de oprire.

Sisteme terestre

Marinarii americani lucrează la un motor de arestare pentru un sistem terestru de arestare. Notă tambur pentru bandă de nailon în fundal.

Aerodromurile militare terestre care operează avioane de luptă sau antrenor cu jet folosesc, de asemenea, sisteme de angrenaje de oprire, deși nu sunt necesare pentru toate aterizările. În schimb, acestea sunt folosite pentru aterizarea aeronavelor pe piste scurte sau temporare sau pentru situații de urgență care implică defectarea frânei, probleme de direcție sau alte situații în care utilizarea lungimii complete a pistei nu este posibilă sau sigură. Există trei tipuri de bază de sisteme terestre: echipament permanent, expedițional și depășit.

Un F-16 face o arestare pe teren.

Sistemele permanente sunt instalate pe aproape toate aerodromurile militare americane care operează avioane de luptă sau de antrenament cu reacție. Sistemele expediționale sunt similare sistemelor permanente și sunt utilizate pentru aterizarea aeronavelor pe piste scurte sau temporare. Sistemele expediționale sunt proiectate pentru a fi instalate sau dezinstalate în doar câteva ore.

Uneltele de depășire constând din cabluri cu cârlig și / sau plase elastice cunoscute sub numele de bariere sunt utilizate în mod obișnuit ca sistem de rezervă. Plasele-barieră prind aripile și fuselajul unei aeronave și utilizează un motor de oprire sau alte metode, cum ar fi lanțuri de ancorare sau pachete de material textil țesut pentru a încetini aeronava. Pe unele aerodromuri terestre unde zona de depășire este scurtă, se utilizează o serie de blocuri de beton denumite un sistem de arestare a materialelor proiectate (EMAS). Aceste materiale sunt folosite pentru a prinde trenul de aterizare al unui avion și a-l încetini prin rezistență la rulare și frecare. Avioanele sunt oprite prin transferul de energie necesară pentru a zdrobi blocurile. Spre deosebire de alte tipuri de echipamente de oprire, EMAS este utilizat și în unele aeroporturi civile în care zona de depășire este mai scurtă decât ar fi permisă în mod normal.

Prima utilizare a unei bariere pe un aerodrom militar a fost în timpul războiului coreean, când avioanele cu reacție au trebuit să opereze din aerodromuri mai scurte, unde nu exista nicio marjă de eroare. Sistemul folosit a fost doar un transplant de barieră Davis utilizat pe suporturi de punte drepte pentru a împiedica orice avion care a ratat firele de arestare să se prăbușească în aeronava parcată în fața zonei de aterizare. Dar, în loc de sistemul hidraulic mai complex utilizat pe transportatori pentru a opri aeronava atunci când lovește bariera, sistemul terestru a folosit lanțuri de ancorare pentru nave grele pentru a opri aeronava.

Componente

Noile pandantive cu punte încrucișate sunt înfășurate și gata pentru o instalare rapidă.

Principalele sisteme care alcătuiesc uneltele tipice de blocare sunt cablul cu cârlig sau pandantivele, cumpără cabluri sau benzi, snopi și motoare de blocare.

Pandantiv cu punte încrucișată

Mecanica de transmisie A înlocuiește un arc lamelar.

Cunoscute și sub denumirea de cabluri sau fire de prindere, pandantivele de pe punte transversală sunt cabluri flexibile de oțel care sunt întinse pe zona de aterizare pentru a fi cuplate de cârligul de prindere al unei aeronave de intrare. Pe portavioane există fie trei, fie patru cabluri, numerotate 1-4 de la pupa la înainte. Pandantivele sunt realizate din frânghie cu un diametru de 1,  1+14 sau 1+38 inci (25, 32 sau 35 mm). Fiecare cablu de sârmă este alcătuit din numeroase toroane răsucite în jurul unuimiez central de cânepă , care asigură o „pernă” pentru fiecare toroană și asigură, de asemenea, lubrifierea cablurilor. Capetele cablului sunt echipate cu cuplaje terminale concepute pentru detașarea rapidă în timpul înlocuirii și pot fi detașate și înlocuite rapid (în aproximativ 2-3 minute pe portavioane). La transportatorii americani, cablurile de blocare sunt îndepărtate și înlocuite după fiecare 125 de aterizări arestate. Cablurile individuale sunt adesea îndepărtate și lăsate „dezbrăcate” pentru a efectua întreținerea altor componente ale dispozitivului de oprire în timpul recuperării aeronavelor (folosind alte sisteme, on-line). Suporturile de sârmă ridică pandantivele punții de câțiva centimetri, astfel încât să poată fi ridicate de cârligul de coadă al unui avion de aterizare. Suporturile de sârmă de pe suporturi sunt arcuri simple din oțel curbate care se pot flexa pentru a permite unei aeronave să treacă peste pandantivul punții instalate. Pe sistemele terestre, suporturile de cauciuc în formă de „gogoșă” de 15 cm diametru ridică cablul de pe suprafața pistei cu aproximativ 7,5 cm.

Achiziționați cabluri sau benzi

Cablul de cumpărare este o frânghie care seamănă foarte mult cu cablul de blocare. Cu toate acestea, acestea sunt mult mai lungi și nu sunt concepute pentru a fi ușor îndepărtate. Există două cabluri de cumpărare per cablu de blocare și se conectează la fiecare capăt al firului de blocare. Cablurile de cumpărare conectează firul de blocare la motoarele cu angrenaje de blocare și „plătesc”, deoarece firul de blocare este angajat de aeronavă. Pe măsură ce o aeronavă de intrare acționează pandantivul punții, cablul de cumpărare transmite forța aeronavelor de aterizare de la uneltele de punte la motorul de oprire. Pandantivul (firul de blocare) este „înfipt” (atașat) la cablul de cumpărare prin intermediul unei bucle create cu zinc încălzit la 1.000 ° F (538 ° C). Această fabricație de la bord este considerată periculoasă și se spune că Marina SUA testează utilizarea unei prese automate pentru ao realiza mai sigur. Pe sistemele terestre, benzile de nailon grele sunt utilizate în locul cablurilor de cumpărare, dar îndeplinesc aceeași funcție.

Snopi

Cumpărați cabluri sau benzi care rulează prin snopi în puntea de zbor sau de-a lungul pistei către motoarele care opresc. Garniturile amortizoare acționează ca amortizoare hidraulice care asigură viteze de aterizare crescute.

Unelte de oprire de tip spray

În 1957, conceptul unui piston care a fost tras printr-un tub de apă a fost menit pentru prima dată ca un sistem ieftin de angrenaje de oprire pentru bazele aeriene terestre. La începutul anilor '60, britanicii au luat acest concept de bază și au dezvoltat un sistem de angrenaje de arestare de tip spray, atât pentru utilizare pe uscat, cât și pe mare. Motorul avea cilindri hidraulici care se deplasau prin conducta umplută cu apă, cu o conductă mai mică alături care are găuri de diferite dimensiuni de-a lungul lungimii sale. Marina Regală a susținut că nu a existat nici o limită de greutate teoretică, dar nu a fost o limită de viteză.

Arestarea motoarelor

Un F / A-18 Hornet cuplează firul # 4, cu puntea retractabilă albă în prim-plan.

Fiecare pandantiv are propriile sale sisteme de motor care absorb și disipă energiile dezvoltate atunci când un avion de aterizare este arestat. La purtătorii americani din clasa Nimitz , se utilizează sisteme hidro-pneumatice, fiecare cântărind 43 de tone scurte (39  t ), în care uleiul este forțat hidraulic din cilindru printr-un berbec conectat la cablul de cumpărare, printr-o supapă de control. O evoluție majoră a dispozitivului de oprire a fost supapa de control constantă a cursei, care controlează fluxul de fluid din cilindrul motorului către acumulator și este proiectată pentru a opri toate aeronavele cu aceeași cantitate de curgere, indiferent de masă și viteză. Greutatea aeronavei este stabilită de către operatorul fiecărui motor cu trepte de oprire. În timpul operațiunilor normale, se folosește o „setare de greutate simplă” pentru simplitate. Această greutate este de obicei greutatea maximă de aterizare sau „capcana maximă” pentru aeronavă. În anumite cazuri, de obicei defecțiuni ale aeronavelor care afectează viteza de apropiere, se folosește o „setare de greutate unică” pentru a asigura absorbția adecvată a energiei de către sistem. Operatorul primește greutatea aeronavei de către ofițerul aerian în Controlul primar de zbor. Operatorul setează apoi supapa de control constantă a cursei la setarea greutății corespunzătoare pentru aeronava respectivă. Reglarea presiunii pentru motorul cu angrenaj de oprire rămâne la o presiune constantă de aproximativ 400 psi (2.800 kPa). Supapa de rulare constantă (CROV) oprește aeronava, spre deosebire de presiunea hidraulică.

Sistemele terestre permanente și expediționale constau de obicei din două motoare de blocare situate de ambele părți ale pistei. Motoarele care opresc aplică forța de frânare bobinelor care dețin benzile de cumpărare, care la rândul lor încetinesc aeronava și o opresc. Cele mai frecvente două metode utilizate de motoarele de blocare terestre pentru a aplica forța de frânare sunt frâna de frecare rotativă și sistemele hidraulice rotative sau „de răsucire a apei”. Frâna rotativă de fricțiune este pur și simplu o pompă hidraulică cuplată la tambur, care aplică o presiune gradată frânelor multi-disc montate pe tambur. Sistemul hidraulic rotativ este o turbină în interiorul unei carcase umplute cu apă / glicol cuplate la tambur. Turbulența generată în amestecul de apă / glicol de către turbină în timpul arestării oferă rezistența la încetinirea tamburului și oprirea avionului. Odată ce aeronava este eliberată din cablu, benzile și cablul sunt retrase de un motor cu ardere internă sau un motor electric instalat pe motorul de oprire.

Excesul excesiv în timpul unei arestări este o afecțiune cunoscută sub numele de „două blocuri”. Acest nume este derivat din limbajul naval atunci când toată linia a fost trasă printr-un sistem de scripete, cele două blocuri de scripete se ating, deci „două blocate”. Rularea excesivă poate fi cauzată de setări incorecte ale treptelor de oprire, de greutatea brută excesivă a aeronavei, de viteza de angajare a aeronavei excesive sau de excesul de tracțiune al avionului aplicat în timpul arestării. Palierele în afara centrului prezintă, de asemenea, pericolul de a deteriora echipamentul de oprire.

Sistem avansat de aterizare a echipamentului de arestare

Electromagnetii sunt folosiți în noul sistem Advanced Arresting Gear (AAG) pe portavioanele americane. Sistemul actual (de mai sus) se bazează pe hidraulică pentru a încetini și opri un avion de aterizare. Deși sistemul hidraulic este eficient, după cum a demonstrat mai mult de cincizeci de ani de implementare, sistemul AAG oferă o serie de îmbunătățiri. Sistemul actual nu este capabil să capteze vehicule aeriene fără pilot (UAV) fără a le deteriora din cauza unor solicitări extreme asupra aeronavei. UAV-urile nu au masa necesară pentru a acționa pistonul hidraulic mare folosit pentru a prinde avioane cu echipaj mai greu. Prin utilizarea electromagneticii absorbția energiei este controlată de un motor turbo-electric. Acest lucru face ca capcana să fie mai netedă și să reducă șocurile asupra cadrelor. Chiar dacă sistemul va arăta la fel ca pe predecesorul său, acesta va fi mai flexibil, mai sigur și mai fiabil și va necesita mai puțină întreținere și personalizare. Acest sistem este testat pe USS Gerald R. Ford și va fi instalat pe toate portavioanele din clasa Gerald R. Ford .

Baricadă

Baricadă purtătoare în poziție ridicată
Un S-3A Viking care ateriza de urgență în baricadă pe puntea de zbor a USS  Abraham Lincoln  (CVN-72) . Aeronava nu a reușit să facă o recuperare normală arestată din cauza trenului de aterizare deteriorat.

Baricada este un sistem de recuperare de urgență utilizat numai atunci când nu se poate face o arestare normală (pandantivă). Baricada este în mod normal într-o stare de depozitare și trucată numai atunci când este necesar. Pentru a instala o baricadă, aceasta este întinsă pe puntea de zbor între stâlpi, care sunt ridicate de pe puntea de zbor. Tachelajul baricadei este practicat în mod obișnuit de către personalul de pe puntea de zbor a transportatorului SUA; un echipaj bine instruit poate îndeplini sarcina în mai puțin de trei minute.

Chingile de baricadă sunt formate din curele de încărcare orizontale superioare și inferioare unite între ele la capete. Cinci benzi de cuplare verticale, distanțate la 20 de picioare (6,1 m), sunt conectate la fiecare bandă de încărcare superioară și inferioară. Chingile de baricadă sunt ridicate la o înălțime de aproximativ 20 de picioare. Pânza de baricadă angajează aripile aeronavei de aterizare, în care energia este transmisă de la pânza de baricadă prin cablul de cumpărare la motorul de oprire. În urma unei arestări de baricadă, chingile și cablurile punții sunt aruncate, iar stâlpii sunt coborâți înapoi în fantele lor încastrate. Angajamentele de baricadă sunt rare, deoarece cârligele de coadă sunt proiectate pentru a fi extrem de sigure, iar un avion care se întoarce din luptă cu daune atât de grave nu ar putea să aterizeze. Acest dispozitiv a fost instalat pe toate portavioanele americane și pe francezii Charles de Gaulle , în timp ce portavioanele braziliene CATOBAR și rusă și indiană STOBAR au instalate doar echipamente de oprire convenționale.

Vezi si

Referințe

linkuri externe