Πώς απογειώνονται τα αεροσκάφη από τα πλοία όταν ο διάδρομος είναι τόσο μικρός;

Μαχητικά αεροσκάφη χρησιμοποιούν ατμοκίνητους καταπέλτες σε αεροπλανοφόρα για να εκτοξεύονται στον αέρα λόγω της απουσίας πλήρους διαδρόμου.

Το θέαμα των αεροσκαφών που απογειώνονται και προσγειώνονται πάντα με μαγεύει, τόσο ως παιδί όσο και ως ενήλικας. Αν είχατε ποτέ την ευκαιρία να επιβιβαστείτε σε αεροσκάφος από σκάλες, αντί για αερογέφυρες, το τεράστιο μήκος του διαδρόμου που έπρεπε να περπατήσετε μπορεί να σας εκπλήξει.

Προφανώς, αυτό συμβαίνει επειδή τα αεροπλάνα χρειάζονται πολύ χώρο για να απογειωθούν και να προσγειωθούν!

Σε αντίθεση με τα χερσαία αεροσκάφη, τα ναυτικά αεροσκάφη δεν έχουν την πολυτέλεια ενός διαδρόμου πλήρους μήκους (Photo Credit :Shutterstock)

Ωστόσο, τα μαχητικά αεροσκάφη, λόγω της κρίσιμης φύσης των επιχειρήσεων τους, μπορεί να μην έχουν πάντα αυτή την πολυτέλεια μεγάλων αποστάσεων. Για να επεκτείνουν την παρουσία τους, τοποθετούνται στη θάλασσα σε ειδικά κατασκευασμένα πλοία που ονομάζονται πολεμικά πλοία.

Όσο μεγάλοι κι αν είναι αυτοί οι μεταφορείς, δεν μπορούν να είναι τόσο μεγάλοι όσο οι ίδιοι οι φυγάδες από την ξηρά. Πώς μπορούν τότε οι πιλότοι μαχητικών να απογειωθούν και να προσγειώσουν τα αεροσκάφη τους ελλείψει επαρκούς ακίνητης περιουσίας; Το μυστικό βρίσκεται σε ένα από τα παιχνίδια μας από την παιδική ηλικία!

Η δυνητική ενέργεια που περιέχεται στο τεντωμένο καουτσούκ ωθεί το βλήμα σε υψηλές ταχύτητες σε έναν καταπέλτη (Φωτογραφία :prapann/Shutterstock)

Καταπέλτη αεροσκάφους στον ουρανό

Η χρήση σφεντόνας ή καταπέλτη διευκολύνει τη ρίψη αντικειμένων σε μεγάλες αποστάσεις. Η αρχή πίσω από αυτά είναι η μετατροπή της δυναμικής ενέργειας της τεντωμένης ελαστικής σφεντόνας σε κινητική ενέργεια για το βλήμα.

Όσον αφορά το πόσο αποτελεσματικό είναι αυτό, μπορεί να συρρικνώσει την απόσταση απογείωσης σε μόλις 300 πόδια, σε σύγκριση με έναν διάδρομο πλήρους μήκους 2100 ποδιών ή περισσότερο!

Αυτή η απλή αρχή οδηγεί επίσης αερομεταφορείς μάχης που πρέπει να εκτοξεύουν αεροσκάφη στον ουρανό χωρίς πλήρη διάδρομο. Εδώ είναι μια ματιά.

Αντί να χρησιμοποιούν λαστιχένιες σφεντόνες, τα αεροπλανοφόρα χρησιμοποιούν έναν ατμοκίνητο καταπέλτη για να στείλουν αεροπλάνα. Ο ατμοκίνητος καταπέλτης περιλαμβάνει εξοπλισμό κάτω από το κατάστρωμα που λειτουργεί παράλληλα με τη συσκευή προσγείωσης του μπροστινού τροχού του αεροσκάφους.

Κάτω από το κατάστρωμα

Κάτω από το κατάστρωμα υπάρχει μια μονάδα αποθήκευσης ή συσσωρευτής που περιέχει ατμό από τα εσωτερικά μηχανήματα του πλοίου. Ο ατμός τροφοδοτείται σε μια διάταξη πολυκύλινδρου εμβόλου, με τα έμβολα κλειδωμένα στη θέση τους, προκαλώντας συσσώρευση πίεσης. Κάθε έμβολο έχει ένα ωτίο που εκτείνεται από κάτω μέσω ενός κενού στο κατάστρωμα. Αυτά τα ωτία συνδέονται με ένα λεωφορείο που θα μεταφέρει τελικά το αεροπλάνο στις ταχύτητες απογείωσης.

Ο καταπέλτης ατμού περιλαμβάνει μια διάταξη κυλίνδρου υπό πίεση που συνδέεται με το μπροστινό σύστημα προσγείωσης του αεροσκάφους

Πάνω από το κατάστρωμα

Όταν το αεροπλάνο είναι σε θέση για απογείωση, ο μπροστινός τροχός συνδέεται με το λεωφορείο μέσω μιας «ράβδου ρυμούλκησης». Κατά την απογείωση, ο κοτσαδόρος μεταφέρει το αεροπλάνο με το λεωφορείο στο τέλος του διαδρόμου. Ταυτόχρονα, ένας άλλος μηχανισμός συγκράτησης που ονομάζεται συγκράτηση συνδέεται στο πίσω μέρος του λεωφορείου και στον τροχό. Όταν ο πιλότος ανάβει τους κινητήρες, το αεροσκάφος εξακολουθεί να είναι συνδεδεμένο με τον καταπέλτη και η αναστολή εμποδίζει το αεροσκάφος να απογειωθεί πρόωρα.

Απογείωση

Μετά τη διεξαγωγή ελέγχων πριν από την πτήση, το πλήρωμα εδάφους ελέγχει για πίεση στα έμβολα και ανυψώστε τον εκτροπέα έκρηξης πίδακα (JBD). Το JBD είναι μια κεκλιμένη πλατφόρμα που τοποθετείται ακριβώς πίσω από την εξάτμιση του τζετ για να αποτρέψει την έκρηξη του ανέμου του να βλάψει τον άλλο εξοπλισμό επί του σκάφους. Κατά την απογείωση, ο πιλότος στροβιλίζει τους κινητήρες σε πλήρη χωρητικότητα και ο χειριστής του καταπέλτη απελευθερώνει τα κλειδωμένα έμβολα.

Το Jet blast deflector είναι μια κεκλιμένη πλατφόρμα που βρίσκεται ακριβώς πίσω από το αεροσκάφος για να αποτρέπει ζημιές από την εξάτμιση υψηλής ταχύτητας στον εξοπλισμό του αεροσκάφους (Φωτογραφία:Jason McCartney/Shutterstock)

Η ενέργεια που συσσωρεύεται λόγω του συσσωρευμένου ατμού απελευθερώνει την αναστολή και επιταχύνει το αεροσκάφος. Όταν φτάσει στο τέλος του διαδρόμου, η ράβδος ρυμούλκησης αποσπάται από το λεωφορείο και το αεροπλάνο μεταφέρεται στον αέρα. Στη συνέχεια, το λεωφορείο μπορεί να ανασυρθεί και η διαδικασία να επαναληφθεί ξανά.

Οι καταπέλτες ατμού είναι ικανοί να επιταχύνουν το αεροσκάφος από την ανάπαυση στα 170 μίλια την ώρα σε μόλις 2 δευτερόλεπτα και σε απόσταση μικρότερη των 300 ποδιών! Ο καταπέλτης υποστηρίζεται περαιτέρω από την ταχύτητα του ανέμου στο κατάστρωμα, η οποία παρέχει στα φτερά του αεροσκάφους την απαραίτητη ανύψωση για απογείωση.

Προσγείωση αεροσκάφους στο αεροπλανοφόρο μάχης

Η ομορφιά των αεροσκαφών που απογειώνονται και προσγειώνονται σε αεροπλανοφόρα μάχης έγκειται στην απλότητα των αρχών λειτουργίας τους. Για παράδειγμα, εάν ένας καταπέλτης μπορεί να εξηγήσει τις απογειώσεις, τότε μια διάταξη αγκίστρου και βρόχου μπορεί να εξηγήσει πώς τα μαχητικά αεροσκάφη προσγειώνονται σε αερομεταφορείς.

Η προσγείωση αεροσκάφους σε αεροπλανοφόρα είναι πιο δύσκολη από την απογείωση (Photo Credit :Pavel Chagochkin/Shutterstock)

Εάν ένα άγκιστρο πιαστεί σε βρόχο, κάθε περαιτέρω πρόοδος του γάντζου μακριά από τον βρόχο περιορίζεται. Ομοίως, το σύστημα προσγείωσης του αεροσκάφους μπλέκεται σκόπιμα σε χαλύβδινα καλώδια κατά την προσγείωση για να σταματήσει. Ας καταλάβουμε πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία.

Όλα τα αεροσκάφη που προσγειώνονται σε αεροπλανοφόρα μάχης πρέπει να είναι εξοπλισμένα με ένα άγκιστρο ουράς, το οποίο πρέπει να πιάσει σε χαλύβδινα καλώδια απαγόρευσης που είναι τεντωμένα στο κατάστρωμα. Αυτά τα χαλύβδινα καλώδια έχουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και συνδέονται με ένα υδραυλικό σύστημα κάτω από το κατάστρωμα. Για την προσαρμογή διαφόρων εισερχόμενων ταχυτήτων και ροπής αεροσκάφους, τοποθετούνται διαδοχικά 4 καλώδια.

Τα αεροσκάφη του Πολεμικού Ναυτικού είναι εξοπλισμένα με ένα άγκιστρο ουράς (ανάμεσα στους πίσω τροχούς) για να σφίγγουν τα χαλύβδινα καλώδια που υπάρχουν στο κατάστρωμα (Φωτογραφία:Derek Gordon/Shutterstock)

Ένα αεροσκάφος που κατεβαίνει θα κατεβάσει το άγκιστρο της ουράς του σε μια προσπάθεια να πιάσει ένα από αυτά τα καλώδια, η ιδανική επιλογή είναι το δεύτερο ή το τρίτο καλώδιο. Όταν το καλώδιο κολλάει στο άγκιστρο της ουράς, εκτείνεται κάτω από το κατάστρωμα, ενώ φορτώνει το υδραυλικό σύστημα. Το υδραυλικό σύστημα αποτελείται από διαφορετικά έμβολα συνδεδεμένα στο καλώδιο του απαγωγέα, τα οποία ωθούνται σε μια δεξαμενή υγρού. Αυτό έχει ένα αποτέλεσμα απόσβεσης που μειώνει γρήγορα τον ρυθμό με τον οποίο εκτείνεται το καλώδιο. Αυτό ακινητοποιεί το αεροπλάνο σε πολύ μικρή απόσταση, μόλις 320 πόδια.

Οι πιλότοι πρέπει να επιδιώκουν σταθερά να δεσμεύσουν το δεύτερο ή το τρίτο καλώδιο απαγωγής για ασφαλή προσγείωση

Για να θέσουμε σε προοπτική την ικανότητα του υδραυλικού συστήματος, εδώ είναι ένα ενδιαφέρον γεγονός. Κατά την προσγείωση στο κατάστρωμα του πλοίου, ο πιλότος σπρώχνει τις μηχανές σε πλήρη έκρηξη! Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι το αεροπλάνο έχει αρκετή ισχύ για να μπορέσει να απογειωθεί ξανά, εάν αποτύχει η προσπάθεια εμπλοκής του απαγωγέα. Έτσι, το σύστημα προσγείωσης στο κατάστρωμα είναι πλήρως ικανό να ακινητοποιήσει πλήρως ένα αεροσκάφος—με τους κινητήρες να βρυχώνται σε πλήρη ισχύ.

Μια τελευταία λέξη

Όσο απλή και αν είναι θεωρητικά η απογείωση και η προσγείωση σε ένα πολεμικό αεροπλάνο, η εκτέλεση είναι απίστευτα περίπλοκη. Κάποιος μπορεί να σκεφτεί ότι εάν όλα τα αεροσκάφη μπορούσαν να εκτοξευθούν και να προσγειωθούν έτσι, θα μπορούσαμε ενδεχομένως να μειώσουμε τις τεράστιες περιοχές που καταλαμβάνουν τα αεροδρόμια. Ωστόσο, και οι δύο αυτοί ελιγμοί είναι γεμάτοι με ακραίο κίνδυνο αποτυχίας και είναι οι καλύτεροι κατάλληλοι μόνο για ελαφρά αεροσκάφη.

Το VTOL είναι μια τεχνολογία που μπορεί να είναι χρήσιμη για ναυτικά αεροσκάφη και αεροπλανοφόρα μάχης (Φωτογραφία:David Acosta Allely/Shutterstock)

Ένα άλλο σημαντικό πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι οι ακραίες δυνάμεις G που δρουν στους πιλότους κατά την απογείωση και την προσγείωση. Οι πιλότοι μαχητικών εκπαιδεύονται με συνέπεια να αντέχουν σε τέτοια περιβάλλοντα, ενώ οι άμαχοι δεν είναι. Η κάθετη απογείωση και προσγείωση (VTOL), τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη και τα συστήματα ηλεκτρομαγνητικής εκτόξευσης είναι ορισμένες τεχνολογίες σε αυτό το χώρο που πρέπει να προσέχετε τα επόμενα χρόνια!