辽宁舰“菲涅尔”透镜光学助降系统曝光
发布时间：2012-10-22 22:25
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图为辽宁舰高速航行的照片，照片航母左侧绿色灯光是航母“菲涅尔”透镜光学助降系统。50年代以前，航母由站在飞行甲板左端的着舰引导官（LSO）双手持旗板打信号指挥飞机着舰。但喷气式飞机上舰以后，这种方法已不适用。1952年，英国海军中校格特哈特从女秘书对着镜子搽口红的动作中得到启发，设计出了早期的光学助降装置——助降镜。它是一面大曲率反射镜，设在舰尾的灯光射向镜面再反射到空中，给飞行员提供一个光的下降坡面（与海平面夹角为3.5－4度），飞行员沿着这个坡面并以飞机在镜中的位置修正误差，直到安全降落。 
图为我国首艘航母辽宁舰的航母“菲涅尔”透镜光学助降系统。舰载飞机要降落在短而窄的斜角甲板上，不是一件很容易的事情。为了保证飞机安全准确地着舰，必须采取一些技术措施帮助飞行员观察和降落。最初使用的是光学助降镜。它实际上是一面巨大的反射镜，设在斜角甲板着舰点一侧，依靠舰尾专门设置的光源，照射到反射镜上，然后通过反射镜再反射到空中，形成一个光的下滑坡面。飞行员在操纵飞机降落时，可以沿着这个光的下滑坡面下滑，并根据飞机在反射镜光束中的位置来修正误差。后来，军事技术人员又研制出一种称为“菲涅尔”的透镜光学助降装置。 
由于航母飞行甲板与机场相比过短和过窄，因此飞机着舰点必须非常准确。若太靠前，飞机会冲出甲板掉入大海；若太过后，飞机又可能与航空母舰的艉部相撞。真可谓前不得，后不得，旦有毫厘之差就可能酿成大祸。有了几次“失之毫厘，差之千里”的教训后，人们开始设立了专门引导飞机着舰的引导官。这一方式从航母诞生一直到50年代之前。这些引导官常常双手举着信号旗指挥飞行员选择正确的着舰点。然而，由于采用引导官引导飞机着舰，引导官需要具有丰富的目测经验和敏捷的素质。因此引导官就很难挑选。后来，喷气式飞机诞生后，它那极快的飞行速度甚至使经验丰富的引导官也无法胜任。 
于是，寻找有效的引导飞机着舰的办法，逼迫着人们动脑筋。在千百次苦思冥想中，航母助降镜竞由一件小事产生出的灵感而诞生了。那是1952年的一天，英国海军中校格德哈特走进了女秘书的房间。当时，女秘书正手拿着小镜于抹口红。这个动作激起了格德哈特的灵感，他掉头回到自己的房间，找来一面镜子，把口红涂在镜面上作标志，然后把镜子放在办公桌上，对着镜于用下颚接触办公桌的桌面。在此基础上，他设计成功了第一代航母助降镜――光学助降镜。 
图左侧IFLOLS为美国航母的“菲涅尔”透镜光学助降系统。这种光学助降镜是在甲板上设置一面大曲率的反射镜，从舰艉向镜面打出灯光，灯光通过镜面反射到空中，给飞行员提供与海平面成3.5～4度夹角的光柱。飞行员则驾驶飞机沿着这条光柱往下滑落，同时以飞机在镜子中的位置修正误差，使飞机安全降落在甲板上。通常，助降镜的光柱可照射两海里以上。然而，尽管这种反射式助降镜对舰载飞机着舰有着巨大的帮助，但由于航空母舰舰体随着海浪起伏会不停地摇摆，反射式助降镜要求舰载机飞行员有着熟练的驾驶技术，否则，就难以安全地在甲板上起落。 
图为飞机着舰引导员在测量飞机的相对高度和姿态。20世纪60年代，舰载机的速度逐渐加快，反射式助降镜越来越难以适应飞机着舰的需要。飞机的高速度迫使人们研制新的助降装置。很快，英国人研制成功了“菲涅耳”透镜式光学助降镜。这种助降镜由甲板边缘装置、电源和控制板组成。安放在航空母舰飞行甲板中部靠左舷的一个稳定平台上，以保证透镜发出的光束不受航空母舰摇摆的影响。 
透镜式光学助降镜甲板边缘装置是由灯光指示器、纵摇伺服驱动器、固定基准灯、调节基准灯、禁降灯等组成。使用时由光源、“菲涅耳”透镜和双凸透镜的综合作用形成一支光束。这支光束若出现在基准灯上面，说明进场飞机下滑角大大；若出现在基准灯下面，则说明进场飞机的下滑角大小。它通常由4组灯光组成，中间竖排着一个灯箱，通过透镜发出5层光束。这5层光束与飞行跑道平行，和海平面保持一定角度，形成五层波面。这五层光束正中间为橙色光束，向上向下分别为黄色和红色，两边为绿色基准光束，当舰载机下降时，舰载机飞行员就观察助降镜，如果看到的是橙色光，就可以准确着舰了；如果看到的是黄色光束，说明飞机所在处太高，需要下降高度；如果看到红色光束，说明飞机所在处太低，需要上升高度，否则就会撞在航空母舰的舰艉上；如果看到的是绿色光，说明飞机偏左或偏右了，需调整水平位置。 
菲涅耳光学助降系统由英国海军中校格德哈特发明。第一代航母“光学助降镜”，由一面大曲光率的反射镜和舰尾一盏强光照射灯，通过3.5-4度的夹角，把灯光反射到空中，飞行员沿着光柱的指示下滑，并控制自己飞机的高低位置，安全降落在甲板上；该系统受海浪颠簸影响较大，飞行员往往会丢失光柱并较难捕捉到。第二代菲涅耳光学助降系统产生于1963年前后，由英国研制成功，就是今天的“菲涅耳光学透镜助降系统”，目前第三代改进型“菲涅耳光学透镜助降系统”IFLOLS准备装备建造中的最新型“福特”级超级航母上。 
上图为基准灯灯组。灯箱左右各有六盏绿色基准灯成一排与甲板平行，飞行员下滑时能看到基准绿灯亮，表示飞机已经进入下滑道范围，如果看不见说明飞机偏离正常位置较远，需要赶快修正。如果基准绿灯关闭，说明母舰发生意外不能着舰。 
上图红色灯为禁降灯灯组。禁降灯有两组（列），左右各两列12盏灯（共24盏）。当允许着舰时，禁降灯最上边的4盏（左右各两盏）绿灯亮，其它灯都关闭（叫“切断”）；如果禁止着舰，禁降灯最上面的4盏绿灯被关闭（切断），余下的20盏（左右各10盏）均亮起红灯。 
上图为菲涅耳透镜灯灯组。灯箱正中央竖排一组上下5盏方形“菲涅耳透镜灯”，由上到下同时发出1-5层光束，每层光束保持不同角度和不同颜色，飞行员位于不同下滑位置（或高或低或正常）只能看到其中一盏。1#灯（黄色），2#灯（黄色），3#灯（橙色），4#灯（红色），5#灯（红色）。 
当母舰禁止着舰时，菲涅耳透镜灯也全部关闭。可见，基准灯和禁降灯属于信号告示灯，而“菲涅耳透镜灯”才是真正判断下滑角大小、下滑位置高低的校准修正灯。为了保障舰载机顺利着舰，在甲板着舰区左舷，还有一组人员负责目视监督并协助飞行员着舰，全部由经验非富的飞行员轮流担任，他们熟悉每名飞行员的驾驶习惯，通过无线电通话设备和控制“菲涅耳透镜灯”，及时提醒飞行员修正错误。 
每次执勤有6-8人，一名资深飞行军官担任长官。具体分工：① 1名飞行任务联络员，负责接受飞控中心指令，了解每架着舰飞机起降情况；② 2名TV监视员紧盯摄像机和雷达监视器，并大声通知指挥官飞机下滑情况；③ 2名目视观察员凭经验目视判断飞机下滑偏差并听取TV监督员的报告，指挥飞机修正；④ 2名决断控制员，手举“禁降灯”开关器（一绿一红），发现100米距离内下滑情况不妙，立即切断绿灯全部转换成“禁降灯”（红灯），警告飞行员立即“复飞”（逃逸）；一旦飞机复飞成功，还要马上切断“禁降灯”（红灯）恢复绿灯，保证后续飞机继续着舰；⑤ 1名指挥官密切注意飞机着舰后是否勾住阻拦索，一旦发生意外，指挥官大叫“复飞、复飞”，他的话筒能压倒所有人的通话而不受干扰；⑥ 1名信号员手持绿色信号板（或红色），跪在阻拦索左后侧，一旦灯光及无线电故障，使指挥信息不间断。 
航母舰载机着舰，是在陆基跑道飞机降落基础上发展的。两者有共同点，这在位于佛罗里达州的美国《海军航空学院》、《海军航空兵军官候补生学校》飞行训练中心的教学计划中体现。其陆地训练分：预训（相当我空军的预校）、初级飞行训练（T-6G初级教练机）、中级飞行训练（T-38C高级教练机），战斗飞行训练（F/A-18A完成空地战术及夜航等科目），要求与空军基本一样。只有全部考核合格才有资格进入高级飞行训练阶段。先使用F/A-18模拟机和F/A-18B教练机训练，总学时为500小时后，没被淘汰者进入海上训练并完成航母基础训练，从《海军航空学院》毕业。毕业并不意味着能真正成为舰载机飞行员，首先要转入海军航空兵补充训练中队（时间6个月）；再进入舰队作战候补联队，完成实战科目和母舰夜航起降训练（时间5周），才能真正成为航母飞行队“菜鸟”飞行员（军衔上尉），前后历时6-8年。所以有人形容：空军飞行员是用金子堆积起来的，舰载机飞行员则是用白金钻石堆积而成，一点不假。 |
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