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「尾鉤」昨天救了經國號 它是做啥用的?

2017-08-27 08:00:00聯合報 記者程嘉文/台北報導

F-18在航艦上降落,尾鉤已勾住攔截鋼索。 圖/美國海軍檔案照
F-18在航艦上降落,尾鉤已勾住攔截鋼索。 圖/美國海軍檔案照

昨天上午在澎湖馬公機場,一架經國號戰機起飛時突然發生機械狀況,飛行員利用機尾的捕捉鉤拉住跑道末端的攔截鋼索,飛機沒有衝出跑道,人機均安。

為了爭取防空反應時間,空軍每年都會利用夏季澎湖天氣晴朗期間,派駐戰鬥機部隊到馬公,進行訓練與警戒,這項任務名為「天駒」,近年都由台南443聯隊與清泉崗427聯隊的經國號戰機輪流進駐。

消息傳出,許多人不免好奇:海軍戰機在航空母艦上降落,因為飛行甲板長度太短,必須要靠尾鉤拉住鋼索。經國號明明就是陸上戰機,根本未曾考慮航艦操作,為什麼也有尾鉤?它能否在航艦上降落?

● 經國號、F-16、幻象兩千、F-5都有尾鉤

未鉤住鋼索的F-18戰機,飛官已經加油門準備重飛,尾鉤在航艦甲板上磨出一道火花。...
未鉤住鋼索的F-18戰機,飛官已經加油門準備重飛,尾鉤在航艦甲板上磨出一道火花。 圖/美國海軍檔案照

事實上國軍現役四種戰機(經國號、F-16、幻象2000、F-5),以及已退役的F-100、F-104,都擁有尾鉤。甚至包括美國空軍最先進的F-22,許多陸上戰機都擁有尾鉤。尾鉤最早是為戰機降落航母而設計的,但剛有航空母艦出現時,尾鉤還沒有誕生。

● 一開始是用水上飛機降落在母艦旁的海面

廿世紀初,各國海軍體會到飛機由於速度優勢,可以扮演艦隊的耳目,提前發現敵方目標,甚至直接加以攻擊。但如何讓飛機回到船上,卻是個大問題:一開始的辦法是利用水上飛機,利用彈射方式升空,返航時就在母艦旁邊的海面上降落,再由吊桿吊回艦上。但是水上飛機的浮筒造成極大的阻力,飛行性能不佳,風浪大時降落也很危險。後來工程師想到辦法,在飛行甲板上安置橫向的攔截索,飛機的尾部裝有一根捕捉鉤,降落時勾住鋼索,就可讓飛機在短距離內停下,一直沿用至今。

● 航艦上攔截索位在甲板尾端 5萬磅戰機兩秒停下

艾森豪號航艦升起甲板上的攔截網。 圖/美國海軍檔案照
艾森豪號航艦升起甲板上的攔截網。 圖/美國海軍檔案照

航空母艦上的攔截鋼索,位置在飛行甲板的尾端,也就是飛機剛落地處,通常有三至四道,利用架子讓其維持橫在離地幾吋高的位置,讓尾鉤可以勾住,但不至於變成「絆馬索」阻礙機輪輾過。鋼索的兩頭是捲揚機,飛機降落時尾鉤拉動鋼索,利用彈簧與液壓的力量,將飛機降落時的衝力化解。以美國海軍現役的Mk7攔截鋼索系統而言,可以讓一架重達50000磅(約23公噸)、以130節(時速240公里)降落的飛機,在兩秒鐘、344英尺的距離內停下。由於拉力如此強大,鋼索在使用一定次數後就得更換,否則若在攔停飛機時繃斷飛出,可能使甲板人員遭受嚴重傷亡。

● 陸上機場攔截索只裝一道 另一道保險是攔截網

花蓮機場跑道的攔截鋼索。 記者徐宇威/攝影
花蓮機場跑道的攔截鋼索。 記者徐宇威/攝影

至於一般陸上機場,因有在飛機煞車不及,即將衝出跑道時,才會用到攔截鋼索。因此不像航艦裝在跑道前端,而位在跑道最尾端。也因為使用機率很低,通常只裝設一道鋼索。飛行員正常情況降落時,不會放下尾鉤,只有當煞車失靈或起飛失敗等情況,一直衝到跑道末端仍停不下來,才會放下尾鉤。

為了避免尾鉤「錯過」攔截鋼索,在跑道的盡頭還有攔截網,扮演避免飛機衝出的最後防線。由於跑道必須配合風向而由不同方向起降,因此攔截網只在跑道末端升起,至於進場端的跑道頭,攔截網就必須降下,以免遇上飛機飛機進場過低,反而變成危險的地面障礙物。也因為如此,裝有攔截網的機場,如果因為風向轉變而更換起降方向,往往要花一點時間,讓工作人員進行升/降網。

● 上世紀中葉 英國人發明斜角飛行甲板

為了讓尾鉤順利勾住,不管是航艦甲板或機場跑道上的鋼索,都必須維持略微離地,但又不...
為了讓尾鉤順利勾住,不管是航艦甲板或機場跑道上的鋼索,都必須維持略微離地,但又不能過高,以免對輪胎造成阻礙。 圖/美國海軍檔案照

航空母艦的飛行甲板上,同樣也有攔截網,尤其早年的航空母艦,如果降落時沒勾住鋼索,就勢必要「撞網」,否則將會衝入跑道前端,撞毀其他飛機。不過1950年代英國人發明「斜角飛行甲板」後,飛機改由右後方進場降落,一旦降落失敗,可以立刻加油門重飛。因此只有在飛機故障,確定無法再度嘗試進場降落時,才會布置攔截網。

● 陸上戰機尾鉤 不一定用於航艦上

空軍演練戰備跑道開設,在跑道頭安裝臨時攔截鋼索。圖為鋼索兩端的捲揚機,如果是常設...
空軍演練戰備跑道開設,在跑道頭安裝臨時攔截鋼索。圖為鋼索兩端的捲揚機,如果是常設性的鋼索,機械通常裝在跑道旁的地面下。 記者程嘉文/攝影

陸上戰機雖然擁有尾鉤,但不代表它們就能在航艦上降落。海軍戰鬥機為了因應長年累月在航艦甲板的粗暴降落,起落架、機身結構,都必須比陸上戰機更「粗勇」。對於陸上戰機而言,卻代表無益的呆重,因此尾鉤是緊急時的最後救命措施,使用後機身還要進行檢查。

另外,海軍戰機為了順利在航艦甲板降落,進場速度要設計得儘量低,才便於飛行員降落時精確著陸在定點上;對於在一般機場跑道操作的空軍戰機,也是未必需要的性能。

F-35C艦載機型在尼米茲號航空母艦上蒸氣彈射起飛及用尾勾在攔截索降落

影片來源/Youtube

● 美軍最新F-35戰機 海軍用的機翼面積更大

因此如美國最新的F-35戰機,雖然空軍、海軍、陸戰隊同時訂購,但彼此的機型性能卻有相當差異:海軍的F-35C為了降低進場速度,機翼面積比空軍的F-35A更大;陸戰隊的F-35B必須在兩棲突擊艦(外觀類似航艦,但沒有彈射器與攔截索協助起降)操作,必須能夠垂直起降,於是多了下折式噴嘴與吹氣風扇。也因如此,F-35B與F-35C的價格都高於F-35A,飛行性能卻稍遜一籌。

● 過了V1尾鉤也沒用 得硬著頭皮起飛

F-18降落在航艦上,尾鉤已經放下。 圖/美國海軍檔案照
F-18降落在航艦上,尾鉤已經放下。 圖/美國海軍檔案照

飛機起飛時,必須在跑道上「助跑」(術語是「滾行」)加到足夠高速,機翼產生的升力才足以讓飛機升空。但是在推油門加速的過程中,如果飛機發生故障,該怎麼辦?

如果觀看紀錄片或電影,可以發現客機或轟炸機等多人駕駛的飛機起飛時,除了負責操作駕駛盤、油門的飛行員之外,另一位飛行員會在一旁念出「V1」與「V2」等術語,這各是什麼意思?

V1指的是「決定起飛速度」,一旦飛機在跑道滾行的速度達到V1,代表剩下的跑道長度已經不足以煞停。此時就算飛機出現狀況,飛行員也要硬著頭皮讓飛機起飛,到空中處理狀況,反而比較安全;反之,此時如果試圖放棄起飛,就會招致衝出跑道的下場。

● 達到VR即可離地 保持V2才能穩定爬升

使用攔截鋼索避免衝出場的美軍F-16戰機。 圖/美國空軍檔案照
使用攔截鋼索避免衝出場的美軍F-16戰機。 圖/美國空軍檔案照

接下來飛機持續加速,會到達「VR」,R代表飛機仰轉離地(rotate),也就是此時飛機的升力已經足夠,駕駛員可以抬起機頭,升空離地。

至於V2,則是「維持安全爬升速度」,就是飛機離地之後,必須要維持在此一速度,就能保證穩定爬升。

正常情況下,起飛過程中,三個速度數值出線的順序,是V1→VR→V2。理論上說,如果跑道長度無限,飛機永遠可以放棄升空,就不會有V1。

V1、VR、V2等三個數值,會因為不同的機種、不同的載重、不同的跑道長度、不同的大氣狀況,而各自有所不同。在起飛前填寫飛行計畫時,就必須先計算出來。過去這項工作必須查表,如今只要將資訊輸入電腦,就可以自動列出。

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