運(yùn)輸機(jī)空投是搶險(xiǎn)救災(zāi)、戰(zhàn)地偵察和保障前線(xiàn)部隊(duì)持續(xù)作戰(zhàn)的重要手段。由于運(yùn)輸機(jī)空投具備全空域、全時(shí)域、速度快等特點(diǎn)，人們形象地稱(chēng)之為不打烊的“戰(zhàn)場(chǎng)快遞”。
20世紀(jì)40年代，費(fèi)爾柴爾德飛機(jī)公司研制出第一款高垂尾運(yùn)輸機(jī)。如今，各型空投系統(tǒng)在軍用運(yùn)輸機(jī)上廣泛列裝，空投技術(shù)歷經(jīng)迭代發(fā)展，越發(fā)高效、精準(zhǔn)。
那么，戰(zhàn)場(chǎng)“快遞”如何精準(zhǔn)空投到地面？需要經(jīng)過(guò)哪些步驟，攻克哪些技術(shù)難關(guān)？海軍航空大學(xué)一級(jí)飛行員武永攀、飛機(jī)教研室副教授劉治國(guó)為您解讀運(yùn)輸機(jī)精準(zhǔn)空投的奧秘。
第一步：物資出艙
空中“卸貨”有門(mén)道
隨著運(yùn)輸機(jī)尾部貨艙門(mén)緩緩打開(kāi)，空投物資沿滑軌滑出，落向目標(biāo)區(qū)域。
戰(zhàn)地“快遞”投送之路的每一步都充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。
空投的第一步是完成“空中卸貨”。根據(jù)“卸貨”方式不同，空投可分為重力空投和牽引連投兩種。
重力空投，顧名思義是利用飛機(jī)飛行時(shí)所保持的一定仰角，使“快遞”沿“卸貨平臺(tái)”滑下來(lái)。這種方式對(duì)機(jī)艙內(nèi)貨橋的滑軌設(shè)計(jì)和貨物滑動(dòng)穩(wěn)定性要求較高。
為確保“卸貨”過(guò)程安全順利，飛機(jī)設(shè)計(jì)師在“卸貨平臺(tái)”上安裝了類(lèi)似火車(chē)軌道的導(dǎo)向限動(dòng)裝置。法國(guó)空客防務(wù)公司的A400M運(yùn)輸機(jī)就安裝了雙軌設(shè)計(jì)的導(dǎo)向和限動(dòng)裝置。當(dāng)空投貨物出艙時(shí)，工作人員會(huì)按操作要求解除限動(dòng)，貨物沿導(dǎo)向裝置的軌道順序離機(jī)。
牽引連投是借助牽引傘的牽引力將貨物拽出飛機(jī)。在尾部渦流的作用下，牽引傘像是一臺(tái)“物流拖車(chē)”，可以將重型空投貨臺(tái)沿導(dǎo)向裝置拽出機(jī)艙。
牽引傘能否可靠地將貨臺(tái)牽引出艙，直接影響到空投成敗和飛行安全。這需要建造一臺(tái)強(qiáng)度高、重量輕、包裝折疊性好的優(yōu)質(zhì)“物流拖車(chē)”。
為此，設(shè)計(jì)人員運(yùn)用平紋與經(jīng)緯交錯(cuò)編織的方式，搭建起牢固的“物流拖車(chē)”框架，并用較粗的紗線(xiàn)作為“鋼筋”，縫制在牽引傘上，形成格子外觀(guān)，以提高框架的強(qiáng)度和抗撕裂能力。隨后，他們采用超高分子復(fù)合材料制作“物流拖車(chē)”的蒙皮，覆蓋到框架上，讓其具備耐高溫、耐腐蝕和耐老化等性能。
強(qiáng)大的牽引傘能讓“卸貨”過(guò)程事半功倍。在“軍隊(duì)-2020”國(guó)際軍事技術(shù)論壇上，俄羅斯一家企業(yè)推出了一款“留空者”新型降落傘系統(tǒng)，配備的全新?tīng)恳齻闶褂脡勖蛇_(dá)1000余次，能在10000米高空，短時(shí)間內(nèi)從伊爾-76運(yùn)輸機(jī)或安-26運(yùn)輸機(jī)上“卸載”180千克貨物，堪稱(chēng)高效“卸貨員”。
無(wú)論哪種空投方式，空中“卸貨”的時(shí)間都很短。別小看這短短幾秒鐘，卻是整個(gè)空投任務(wù)最危險(xiǎn)的階段。
貨物滑出過(guò)程中，飛機(jī)的重心會(huì)向尾部移動(dòng)。此時(shí)，運(yùn)輸機(jī)就像一個(gè)“蹺蹺板”，會(huì)出現(xiàn)“尾重頭輕”的現(xiàn)象。當(dāng)貨物出艙后，運(yùn)輸機(jī)重心陡然前移，飛機(jī)速度會(huì)迅速增加，對(duì)飛機(jī)飛行穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。因此，參與空投任務(wù)的飛行員必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練，才能實(shí)時(shí)把握好貨臺(tái)離開(kāi)貨艙斜坡時(shí)飛機(jī)的俯仰角度和速率。
“空中卸貨”過(guò)程如何才能更智能、更安全？2019年12月，巴西航空工業(yè)公司KC-390運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行了一次由電傳操縱系統(tǒng)控制飛機(jī)穩(wěn)定性的重力空投試驗(yàn)。
KC-390運(yùn)輸機(jī)在執(zhí)行空投和連投任務(wù)時(shí)，飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)是飛行員的“小助手”，能夠在貨物出艙的全過(guò)程配合飛行員操縱飛機(jī)俯仰角度的變化，確保飛機(jī)在“卸貨”過(guò)程中保持穩(wěn)定姿態(tài)，這也是目前唯一具備此極限操縱能力的中型運(yùn)輸機(jī)。
第二步：精準(zhǔn)空降
投送之路更智能
物資離機(jī)瞬間，輔助引導(dǎo)傘、穩(wěn)定減速傘和主傘依次打開(kāi)，使貨物減速并平穩(wěn)降落。
高空強(qiáng)對(duì)流作用復(fù)雜，投送之路可謂“風(fēng)雨交加”，時(shí)刻考驗(yàn)著“快遞”的投送精度。
傳統(tǒng)空投模式，貨物出艙后就無(wú)法實(shí)施二次操縱，在高度和風(fēng)場(chǎng)的影響下，空投落點(diǎn)區(qū)域大、精度低。
那么，如何確保精確空投呢？各國(guó)軍隊(duì)和防務(wù)公司在空投過(guò)程引入一個(gè)重要環(huán)節(jié)——空投點(diǎn)解算。
歐洲航空防務(wù)及航天公司在A(yíng)400M運(yùn)輸機(jī)上安裝了軍事任務(wù)管理系統(tǒng)，像運(yùn)輸機(jī)的“大腦”，可在空投之前根據(jù)監(jiān)控器和控制板采集風(fēng)速、濕度、高度等參數(shù)，計(jì)算貨物投放點(diǎn)，提高空投精度。
然而，單憑“大腦”的計(jì)算，并不能滿(mǎn)足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)空投精度的需要。能不能給貨物裝上“翅膀”，讓它自由飛翔？
2003年冬天，一場(chǎng)精準(zhǔn)空投研討演示會(huì)舉行。寒風(fēng)中，隨著運(yùn)輸機(jī)呼嘯而過(guò)，一個(gè)帶有長(zhǎng)方形翼傘的貨物平臺(tái)出現(xiàn)在高空。讓在場(chǎng)觀(guān)眾驚訝的是，這個(gè)空投貨物不再隨風(fēng)而行，而是逆著風(fēng)向飛往指定空投區(qū)域。這就是加拿大米斯特機(jī)動(dòng)集成系統(tǒng)技術(shù)公司的“雪雁”精確空投系統(tǒng)。
是什么讓“雪雁”逆風(fēng)飛行？原來(lái)，設(shè)計(jì)人員將無(wú)人飛行器理念融入空投系統(tǒng)，他們用長(zhǎng)方形翼傘代替剛性機(jī)翼提供升力，系統(tǒng)配備的動(dòng)力裝置可續(xù)航20個(gè)小時(shí)，飛行速度達(dá)到55千米/小時(shí)，最大航程942千米。當(dāng)貨物抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域后，該系統(tǒng)可采用高空投放、低空開(kāi)傘的模式，將貨物空投至地面。
“雪雁”精確空投系統(tǒng)將現(xiàn)代精確制導(dǎo)及控制技術(shù)與空投技術(shù)融合在一起。精確制導(dǎo)及控制技術(shù)能有效提高空投系統(tǒng)投放后的控制能力，就像貨物的“翅膀”和“眼睛”，為“快遞”找到準(zhǔn)確的投送位置。
為進(jìn)一步提高空投精度，米斯特機(jī)動(dòng)集成系統(tǒng)技術(shù)公司將“腦”“眼”“翼”結(jié)合，研制出三位一體的新一代“夏爾巴人”精確空投系統(tǒng)。
該系統(tǒng)不但在運(yùn)輸機(jī)上安裝了先進(jìn)任務(wù)計(jì)劃軟件，幫助飛行員確定最佳投放空域，還配備了3種制導(dǎo)控制方式和動(dòng)力裝置，能使飛機(jī)遠(yuǎn)離敵人的攻擊范圍，從更高的高度實(shí)施空投，達(dá)到百米范圍內(nèi)的空投精度。
第三步：平穩(wěn)著陸
“送貨上門(mén)”有講究
經(jīng)過(guò)幾千米的“跋涉”，空投的“戰(zhàn)場(chǎng)快遞”以約6米/秒的速度“砸”向地面。
這個(gè)速度相當(dāng)于從2米高的位置做自由落體運(yùn)動(dòng)，對(duì)于幾百千克甚至幾噸重的精密武器裝備而言，可以說(shuō)是“重重一擊”。
如何確保戰(zhàn)場(chǎng)“快遞”安全“送貨上門(mén)”？早在二戰(zhàn)期間，設(shè)計(jì)人員就想到利用托盤(pán)化包裝技術(shù)配合空投緩沖裝置，對(duì)運(yùn)輸中的彈藥等裝備物資“層層包裹”。如今，隨著空投貨物的體積、重量、精度的增加，逐漸發(fā)展衍生出3種不同的著陸保護(hù)氣墊。
利用貨臺(tái)緩沖是最傳統(tǒng)的空投緩沖方式。空投貨物會(huì)被綁在貨臺(tái)上，貨臺(tái)下裝有充氣氣囊或紙質(zhì)蜂窩板等緩沖材料。這種貨臺(tái)緩沖系統(tǒng)因設(shè)計(jì)理念簡(jiǎn)單、制作成本低廉，成為目前主要的空投緩沖系統(tǒng)，貨物過(guò)重會(huì)導(dǎo)致鋼制貨臺(tái)質(zhì)量增大，因此空投貨物的重量也會(huì)受到嚴(yán)格限制。
無(wú)貨臺(tái)緩沖是一種新型空投緩沖裝置，主體是多個(gè)折疊的布制氣囊。這些氣囊就像是快遞外的“氣泡袋”，在貨物下落的過(guò)程中，空氣會(huì)通過(guò)底端進(jìn)氣口充滿(mǎn)氣囊。落地瞬間，進(jìn)氣口抵住地面，氣囊就像一個(gè)忽然封住口的氣球，起到緩沖作用。
第三種方法是利用制動(dòng)火箭緩沖。這是一種借助緩沖火箭降低空投貨物著地速度的高技術(shù)空投緩沖裝置，主要由反推火箭、高度傳感器和速度傳感器組成。由于其對(duì)傳感器要求高，價(jià)格昂貴，因此多用于衛(wèi)星或太空艙回收。
雖然“快遞”能夠安全“送貨上門(mén)”，但士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上完成“簽收”不是一件容易事。
在阿富汗前線(xiàn)的北約駐阿富汗國(guó)際安全援助部隊(duì)，時(shí)常因全球定位系統(tǒng)定位不穩(wěn)定，影響空投物資的精準(zhǔn)投送，這不僅會(huì)導(dǎo)致士兵們要冒著槍林彈雨尋回被誤投的“快遞”，還會(huì)延長(zhǎng)集結(jié)兵力和裝備的時(shí)間，降低空投效率。
20世紀(jì)70年代，為提高空投和地面作戰(zhàn)的轉(zhuǎn)換速度，蘇聯(lián)開(kāi)始人車(chē)一體化空投的研究，但在早期試驗(yàn)中狀況頻出，多次出現(xiàn)隨車(chē)空投人員受傷等情況。
直到20世紀(jì)末，俄羅斯伏爾加格勒拖拉機(jī)廠(chǎng)將完善后的人車(chē)一體化空投技術(shù)應(yīng)用到BMD系列傘兵戰(zhàn)車(chē)上，人車(chē)空投正式列裝軍隊(duì)。
1998年8月，俄羅斯第76空降師7名空降兵坐在一輛BMD-3傘兵戰(zhàn)車(chē)?yán)铮靡翣?76運(yùn)輸機(jī)從400米空中實(shí)施空投，成功演示了人類(lèi)歷史上第一次傘兵戰(zhàn)車(chē)滿(mǎn)員載人空投。
值得一提的是， BMD-3傘兵戰(zhàn)車(chē)采用了制動(dòng)火箭緩沖裝置。空降兵乘裝甲車(chē)、坦克直接傘降至地面，立即投入作戰(zhàn)，有效縮短了裝備找人、人找裝備的時(shí)間，讓快速反應(yīng)、應(yīng)急機(jī)動(dòng)的空降兵內(nèi)涵展現(xiàn)得淋漓盡致。(劉 潔 劉任豐)