战场“快递”如何送货上门?精准空投了解一下

军事
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■刘洁刘任丰

运输机空投是抢险救灾、战地侦察和保障前线部队持续作战的重要手段。由于运输机空投具备全空域、全时域、速度快等特点,人们形象地称之为不打烊的“战场快递”。

20世纪40年代,费尔柴尔德飞机公司研制出第一款高垂尾运输机。如今,各型空投系统在军用运输机上广泛列装,空投技术历经迭代发展,越发高效、精准。

那么,战场“快递”如何精准空投到地面?需要经过哪些步骤,攻克哪些技术难关?海军航空大学一级飞行员武永攀、飞机教研室副教授刘治国为您解读运输机精准空投的奥秘。

重型装备脱离飞机瞬间。刘冰冰摄

第一步:物资出舱

空中“卸货”有门道

随着运输机尾部货舱门缓缓打开,空投物资沿滑轨滑出,落向目标区域。

战地“快递”投送之路的每一步都充满挑战。

空投的第一步是完成“空中卸货”。根据“卸货”方式不同,空投可分为重力空投和牵引连投两种。

重力空投,顾名思义是利用飞机飞行时所保持的一定仰角,使“快递”沿“卸货平台”滑下来。这种方式对机舱内货桥的滑轨设计和货物滑动稳定性要求较高。

为确保“卸货”过程安全顺利,飞机设计师在“卸货平台”上安装了类似火车轨道的导向限动装置。法国空客防务公司的A400M运输机就安装了双轨设计的导向和限动装置。当空投货物出舱时,工作人员会按操作要求解除限动,货物沿导向装置的轨道顺序离机。

牵引连投是借助牵引伞的牵引力将货物拽出飞机。在尾部涡流的作用下,牵引伞像是一台“物流拖车”,可以将重型空投货台沿导向装置拽出机舱。

牵引伞能否可靠地将货台牵引出舱,直接影响到空投成败和飞行安全。这需要建造一台强度高、重量轻、包装折叠性好的优质“物流拖车”。

为此,设计人员运用平纹与经纬交错编织的方式,搭建起牢固的“物流拖车”框架,并用较粗的纱线作为“钢筋”,缝制在牵引伞上,形成格子外观,以提高框架的强度和抗撕裂能力。随后,他们采用超高分子复合材料制作“物流拖车”的蒙皮,覆盖到框架上,让其具备耐高温、耐腐蚀和耐老化等性能。

强大的牵引伞能让“卸货”过程事半功倍。在“军队-2020”国际军事技术论坛上,俄罗斯一家企业推出了一款“留空者”新型降落伞系统,配备的全新牵引伞使用寿命可达1000余次,能在10000米高空,短时间内从伊尔-76运输机或安-26运输机上“卸载”180千克货物,堪称高效“卸货员”。

无论哪种空投方式,空中“卸货”的时间都很短。别小看这短短几秒钟,却是整个空投任务最危险的阶段。

货物滑出过程中,飞机的重心会向尾部移动。此时,运输机就像一个“跷跷板”,会出现“尾重头轻”的现象。当货物出舱后,运输机重心陡然前移,飞机速度会迅速增加,对飞机飞行稳定性产生较大影响。因此,参与空投任务的飞行员必须经过严格训练,才能实时把握好货台离开货舱斜坡时飞机的俯仰角度和速率。

“空中卸货”过程如何才能更智能、更安全?2019年12月,巴西航空工业公司KC-390运输机进行了一次由电传操纵系统控制飞机稳定性的重力空投试验。

KC-390运输机在执行空投和连投任务时,飞机电传操纵系统是飞行员的“小助手”,能够在货物出舱的全过程配合飞行员操纵飞机俯仰角度的变化,确保飞机在“卸货”过程中保持稳定姿态,这也是目前唯一具备此极限操纵能力的中型运输机。

第二步:精准空降

投送之路更智能

物资离机瞬间,辅助引导伞、稳定减速伞和主伞依次打开,使货物减速并平稳降落。

高空强对流作用复杂,投送之路可谓“风雨交加”,时刻考验着“快递”的投送精度。

传统空投模式,货物出舱后就无法实施二次操纵,在高度和风场的影响下,空投落点区域大、精度低。

那么,如何确保精确空投呢?各国军队和防务公司在空投过程引入一个重要环节——空投点解算。

欧洲航空防务及航天公司在A400M运输机上安装了军事任务管理系统,像运输机的“大脑”,可在空投之前根据监控器和控制板采集风速、湿度、高度等参数,计算货物投放点,提高空投精度。

然而,单凭“大脑”的计算,并不能满足现代战争对空投精度的需要。能不能给货物装上“翅膀”,让它自由飞翔?

2003年冬天,一场精准空投研讨演示会举行。寒风中,随着运输机呼啸而过,一个带有长方形翼伞的货物平台出现在高空。让在场观众惊讶的是,这个空投货物不再随风而行,而是逆着风向飞往指定空投区域。这就是加拿大米斯特机动集成系统技术公司的“雪雁”精确空投系统。

是什么让“雪雁”逆风飞行?原来,设计人员将无人飞行器理念融入空投系统,他们用长方形翼伞代替刚性机翼提供升力,系统配备的动力装置可续航20个小时,飞行速度达到55千米/小时,最大航程942千米。当货物抵达目标区域后,该系统可采用高空投放、低空开伞的模式,将货物空投至地面。

“雪雁”精确空投系统将现代精确制导及控制技术与空投技术融合在一起。精确制导及控制技术能有效提高空投系统投放后的控制能力,就像货物的“翅膀”和“眼睛”,为“快递”找到准确的投送位置。

为进一步提高空投精度,米斯特机动集成系统技术公司将“脑”“眼”“翼”结合,研制出三位一体的新一代“夏尔巴人”精确空投系统。

该系统不但在运输机上安装了先进任务计划软件,帮助飞行员确定最佳投放空域,还配备了3种制导控制方式和动力装置,能使飞机远离敌人的攻击范围,从更高的高度实施空投,达到百米范围内的空投精度。

第三步:平稳着陆

“送货上门”有讲究

经过几千米的“跋涉”,空投的“战场快递”以约6米/秒的速度“砸”向地面。

这个速度相当于从2米高的位置做自由落体运动,对于几百千克甚至几吨重的精密武器装备而言,可以说是“重重一击”。

如何确保战场“快递”安全“送货上门”?早在二战期间,设计人员就想到利用托盘化包装技术配合空投缓冲装置,对运输中的弹药等装备物资“层层包裹”。如今,随着空投货物的体积、重量、精度的增加,逐渐发展衍生出3种不同的着陆保护气垫。

利用货台缓冲是最传统的空投缓冲方式。空投货物会被绑在货台上,货台下装有充气气囊或纸质蜂窝板等缓冲材料。这种货台缓冲系统因设计理念简单、制作成本低廉,成为目前主要的空投缓冲系统,货物过重会导致钢制货台质量增大,因此空投货物的重量也会受到严格限制。

无货台缓冲是一种新型空投缓冲装置,主体是多个折叠的布制气囊。这些气囊就像是快递外的“气泡袋”,在货物下落的过程中,空气会通过底端进气口充满气囊。落地瞬间,进气口抵住地面,气囊就像一个忽然封住口的气球,起到缓冲作用。

第三种方法是利用制动火箭缓冲。这是一种借助缓冲火箭降低空投货物着地速度的高技术空投缓冲装置,主要由反推火箭、高度传感器和速度传感器组成。由于其对传感器要求高,价格昂贵,因此多用于卫星或太空舱回收。

虽然“快递”能够安全“送货上门”,但士兵在战场上完成“签收”不是一件容易事。

在阿富汗前线的北约驻阿富汗国际安全援助部队,时常因全球定位系统定位不稳定,影响空投物资的精准投送,这不仅会导致士兵们要冒着枪林弹雨寻回被误投的“快递”,还会延长集结兵力和装备的时间,降低空投效率。

20世纪70年代,为提高空投和地面作战的转换速度,苏联开始人车一体化空投的研究,但在早期试验中状况频出,多次出现随车空投人员受伤等情况。

直到20世纪末,俄罗斯伏尔加格勒拖拉机厂将完善后的人车一体化空投技术应用到BMD系列伞兵战车上,人车空投正式列装军队。

1998年8月,俄罗斯第76空降师7名空降兵坐在一辆BMD-3伞兵战车里,用伊尔-76运输机从400米空中实施空投,成功演示了人类历史上第一次伞兵战车满员载人空投。

值得一提的是,BMD-3伞兵战车采用了制动火箭缓冲装置。空降兵乘装甲车、坦克直接伞降至地面,立即投入作战,有效缩短了装备找人、人找装备的时间,让快速反应、应急机动的空降兵内涵展现得淋漓尽致。

原标题:战场“快递”如何“送货上门”

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