Auffanggerät - Arresting gear

Auffanggerät
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Ein F-14 Tomcat absteigt eine Fangeinrichtung Landung auf dem Flugdeck der machen USS  Theodore Roosevelt  (CVN-71) 2002

Eine Fangeinrichtungen oder arrestor Getriebe , ist ein mechanisches System verwendet , um schnell abbremsen , ein Flugzeug , wie es landet . Das Auffangen von Ausrüstung auf Flugzeugträgern ist ein wesentlicher Bestandteil der Marinefliegerei und wird am häufigsten auf CATOBAR- und STOBAR- Flugzeugträgern verwendet. Ähnliche Systeme finden sich auch auf landgestützten Flugplätzen für Expeditions- oder Notfalleinsätze. Typische Systeme bestehen aus mehreren Stahldrahtseilen, die über den Landebereich des Flugzeugs gelegt werden, um vom Heckhaken eines Flugzeugs aufgefangen zu werden . Während einer normalen Arretierung greift der Heckhaken den Draht und die kinetische Energie des Flugzeugs einwird auf hydraulische Dämpfungssysteme übertragen, die unter dem Trägerdeck angebracht sind. Es gibt andere verwandte Systeme, die Netze verwenden, um Flugzeugflügel oder Fahrwerke zu fangen . Diese Barrikade und Sperrsysteme sind nur für den Notfall Verhaftungen für Flugzeuge ohne betätigbare tailhooks verwendet.

Geschichte

Fairey III-F Flugzeug landet an Bord des britischen Flugzeugträgers HMS  Furious ca. Anfang der 1930er Jahre. Über dem Flugdeck sind Fanggerätedrähte sichtbar

Auffangkabelsysteme wurden von Hugh Robinson erfunden und von Eugene Ely bei seiner ersten Landung auf einem Schiff – dem Panzerkreuzer USS  Pennsylvania , am 18. Januar 1911 verwendet. Bei diesen frühen Systemen wurden Kabel durch Umlenkrollen geführt und an Eigengewichten wie Sandsäcken befestigt . Modernere Fangseile wurden im Juni 1931 auf der HMS  Courageous getestet , die von Commander CC Mitchell entworfen wurde .

In modernen Flugzeugträgern der US Navy ist das Fanggerät Mark 7 Mod 3 installiert, das in der Lage ist, ein 23 t schweres Flugzeug mit einer Eingriffsgeschwindigkeit von 130 Knoten in einer Entfernung von 344 Fuß (105 m) in zwei Sekunden zu bergen . Das System ist darauf ausgelegt, die theoretische maximale Energie von 47,5 Millionen Fuß-Pfund (64,4 MJ) bei maximalem Kabelauslauf zu absorbieren.

Vor der Einführung des abgewinkelten Flugdecks wurden (neben Deckkabeln) zwei Systeme verwendet, um zu verhindern, dass landende Flugzeuge in weiter vorne auf dem Flugdeck geparkte Flugzeuge auflaufen: die Barriere und die Barrikade. Wenn der Heckhaken des Flugzeugs keinen Draht fangen konnte, würde sein Fahrwerk von einem 3 bis 4 Fuß hohen (0,91 bis 1,22 m) Netz gefangen, das als Barriere bekannt ist . Wenn das Flugzeug beim Aufsetzen einen Draht erwischte, könnte die Barriere schnell abgesenkt werden, damit das Flugzeug darüber rollen kann. Das letzte Sicherheitsnetz war die Barrikade , ein großes, 15 Fuß hohes (4,6 m) Netz, das verhinderte, dass landende Flugzeuge mit anderen am Bug geparkten Flugzeugen kollidierten. Barrieren werden nicht mehr verwendet, obwohl bodengebundene Fanggeräte manchmal als "Barrieren" bezeichnet werden. Barrikaden sind immer noch an Bord von Trägern im Einsatz, aber sie werden nur in Notfällen montiert und verwendet.

Betrieb

Ein Cross-Deck-Anhänger Millisekunden, nachdem ein Flugzeugbugrad darüber hinweggefahren ist. Die gewölbten Stützen sind Blattfedern , die den Anhänger über das Flugdeck heben.

Eine normale Arretierung wird erreicht, wenn der Arretierhaken eines ankommenden Flugzeugs an einem der Deckhänger angreift. Wenn ein landendes Flugzeug ein Deckpendel angreift, wird die Kraft der Vorwärtsbewegung des landenden Flugzeugs auf ein Seil übertragen, das über Seilscheiben zum Arretiertriebwerk geführt wird, das sich in einem Maschinenraum unter dem Flugdeck oder auf beiden Seiten des Flugzeugs befindet Runway. Beim Herausziehen des Decksanhängers und des Zugseils durch das arretierende Flugzeug wird die kinetische Energie des Flugzeugs in mechanische Energie der Kabel umgewandelt, und das arretierende Triebwerk wandelt die mechanische Energie der Kabel in hydraulische Energie um. Dieses klassische System der hydraulischen Arretierung wird jetzt durch ein elektromagnetisches System ersetzt, bei dem die Energieaufnahme durch einen Turbo-Elektromotor gesteuert wird. Das arretierende Triebwerk bewirkt einen sanften, kontrollierten Stopp des landenden Flugzeugs. Nach Beendigung der Arretierung wird der Arretierhaken des Flugzeugs aus dem Deckshänger gelöst, der dann in seine normale Position zurückgezogen wird.

Seegestützte Systeme

Ein Grumman A-6 Intruder ist dabei, das Kabel Nr. 3 zu fangen.

Moderne Träger haben typischerweise drei oder vier Fangseile, die über den Landebereich gelegt werden. Alle US-Träger der Nimitz- Klasse haben zusammen mit der Enterprise vier Drähte, mit Ausnahme der USS  Ronald Reagan und der USS  George HW Bush , die nur drei haben. Gerald R. Ford- Klasse- Träger werden auch drei haben. Piloten streben den zweiten Draht für die Dreidraht-Konfiguration oder den dritten Draht für die Vierdraht-Konfiguration an, um das Risiko eines Kurzschlusses zu verringern. Flugzeuge, die auf einem Träger landen, haben ungefähr 85 % Vollgas. Beim Aufsetzen dreht der Pilot die Gashebel auf volle Leistung. Bei den Flugzeugen F/A-18E/F Super Hornet und EA-18G Growler reduziert das Flugzeug den Triebwerksschub automatisch auf 70 %, sobald die Verzögerung einer erfolgreichen Arretierung erkannt wird. Diese Funktion kann vom Piloten außer Kraft gesetzt werden, indem er den maximalen Nachbrenner auswählt. Wenn das Flugzeug kein Fangseil fängt, ein Zustand, der als " Botter " bekannt ist, hat das Flugzeug genügend Kraft, um das abgewinkelte Flugdeck hinunterzufahren und wieder in der Luft zu sein. Sobald das Fanggerät das Flugzeug stoppt, bringt der Pilot die Gashebel zurück in den Leerlauf, hebt den Haken und rollt klar.

Neben den amerikanischen CVNs (nuklearen Flugzeugträgern ) sind der französische Charles de Gaulle , der russische Admiral Kuznetsov , der brasilianische São Paulo , der chinesische Liaoning , sowie der indische Vikramaditya aktive oder zukünftige Flugzeugträger mit Fangvorrichtungen installiert.

Landgestützte Systeme

US-Marines arbeiten an einem Arretiermotor für ein landgestütztes Arretiersystem. Beachten Sie die Rolle für Nylonband im Hintergrund.

Auch landgestützte Militärflugplätze, auf denen Kampf- oder Jet- Trainerflugzeuge eingesetzt werden, verwenden Fangvorrichtungen, die jedoch nicht für alle Landungen erforderlich sind. Stattdessen werden sie für die Landung von Flugzeugen auf kurzen oder temporären Pisten oder für Notfälle mit Bremsversagen, Lenkproblemen oder anderen Situationen verwendet, in denen die Nutzung der gesamten Pistenlänge nicht möglich oder sicher ist. Es gibt drei grundlegende Arten von landgestützten Systemen: permanente, Expeditions- und Überlaufausrüstung.

Eine F-16 macht eine Feldarrest.

Feste Systeme sind auf fast allen US-Militärflugplätzen installiert, die Kampf- oder Jet-Trainerflugzeuge betreiben. Expeditionssysteme ähneln permanenten Systemen und werden zum Landen von Flugzeugen auf kurzen oder temporären Start- und Landebahnen verwendet. Expeditionary-Systeme sind so konzipiert, dass sie in nur wenigen Stunden installiert oder deinstalliert werden können.

Als Sicherungssystem werden üblicherweise Auflaufvorrichtungen aus Hakenseilen und/oder elastischen Netzen, sogenannte Barrieren, verwendet. Barrierenetze fangen die Tragflächen und den Rumpf eines Flugzeugs auf und verwenden ein arretierendes Triebwerk oder andere Methoden wie Ankerketten oder Bündel aus gewebtem Textilmaterial, um das Flugzeug abzubremsen. Auf einigen landgestützten Flugplätzen, bei denen die Überlauffläche kurz ist, wird eine Reihe von Betonblöcken verwendet, die als technisches Materialableitersystem (EMAS) bezeichnet werden. Diese Materialien dienen dazu, das Fahrwerk eines Flugzeugs abzufangen und über Rollwiderstand und Reibung zu verlangsamen. Flugzeuge werden durch die Übertragung von Energie gestoppt, die zum Zerkleinern der Blöcke erforderlich ist. Im Gegensatz zu anderen Arten von Fanggeräten wird EMAS auch auf einigen zivilen Flughäfen verwendet, auf denen der Überlaufbereich kürzer ist als normalerweise zulässig.

Der erste Einsatz einer Barriere auf einem Militärflugplatz war während des Koreakrieges, als Düsenjäger von kürzeren Flugplätzen aus operieren mussten, auf denen keine Fehler möglich waren. Das verwendete System war nur eine Transplantation der Davis Barriere, die auf Trägern mit geradem Deck verwendet wurde, um zu verhindern, dass Flugzeuge, die die Fangdrähte verfehlten, in das vor dem Landebereich geparkte Flugzeug stürzten. Aber anstelle des komplexeren Hydrauliksystems, das auf Trägern verwendet wird, um das Flugzeug zu stoppen, wenn es auf die Barriere trifft, verwendet das landgestützte System schwere Schiffsankerketten, um das Flugzeug zum Stillstand zu bringen.

Komponenten

Neue Cross-Deck-Anhänger sind aufgewickelt und bereit für eine schnelle Installation.

Die Hauptsysteme, aus denen typische Fangvorrichtungen bestehen, sind Hakenseile oder -hänger, Zugseile oder -bänder, Seilscheiben und Fangmaschinen.

Cross-Deck-Anhänger

A-Getriebe-Mechanik ersetzt eine Blattfeder.

Auch als Fangseile oder -drähte bekannt, sind Cross-Deck-Anhänger flexible Stahlseile, die über den Landebereich gespannt werden, um von dem Fanghaken eines ankommenden Flugzeugs ergriffen zu werden. Auf Flugzeugträgern befinden sich entweder drei oder vier Kabel, die von hinten nach vorne von 1–4 nummeriert sind. Anhänger sind aus Drahtseil mit einem Durchmesser von 1,  1+14 oder 1+38 Zoll (25, 32 oder 35 mm). Jedes Drahtseil besteht aus zahlreichen Litzen, die um einen geölten Hanf- Mittelkernverdrillt sind, der für jede Litze ein "Polster" bietet und auch für die Kabelschmierung sorgt. Die Kabelenden sind mit Endkupplungen ausgestattet, die für ein schnelles Lösen beim Austausch ausgelegt sind und schnell gelöst und ausgetauscht werden können (in ca. 2–3 Minuten auf Flugzeugträgern). Auf US-Carriern werden die Fangseile nach jeweils 125 arretierten Landungen entfernt und ersetzt. Einzelne Kabel werden oft entfernt und "abisoliert", um Wartungsarbeiten an anderen Komponenten der Fangvorrichtung während der Flugzeugbergung (unter Verwendung anderer Online-Systeme) durchzuführen. Drahtstützen heben die Decksanhänger um einige Zoll an, damit sie vom Heckhaken eines landenden Flugzeugs aufgenommen werden können. Die Drahtstützen an den Trägern sind lediglich gebogene Stahlblattfedern, die sich biegen können, damit ein Flugzeug über das installierte Deckpendel rollen kann. Bei landgestützten Systemen heben "Donut"-förmige Gummistützen mit einem Durchmesser von 15 cm das Kabel etwa 7,5 cm von der Landebahnoberfläche ab.

Kabel oder Bänder kaufen

Das Kaufseil ist ein Drahtseil, das dem Fangseil sehr ähnlich sieht. Sie sind jedoch viel länger und nicht so konzipiert, dass sie leicht entfernt werden können. Es gibt zwei Kaufkabel pro Fangseil, und sie werden an jedem Ende des Fangseils angeschlossen. Kaufkabel verbinden den Fangdraht mit den Fanggetriebetriebwerken und "auslösen", wenn der Fangdraht vom Flugzeug erfasst wird. Wenn ein ankommendes Flugzeug mit dem Deckshänger in Eingriff kommt, überträgt das Zugseil die Kraft des landenden Flugzeugs vom Deckgetriebe auf das Arretiertriebwerk. Der Anhänger (Feststelldraht) wird mit einer Schlaufe aus Zink, das auf 538 °C erhitzt wurde, am Kaufkabel "verpresst" (angebracht ). Diese Fertigung an Bord gilt als gefährlich, und es wird berichtet, dass die US Navy den Einsatz einer automatisierten Presse testet, um sie sicherer zu machen. Bei landgestützten Systemen werden anstelle von Kaufkabeln schwere Nylonbänder verwendet, die jedoch dieselbe Funktion erfüllen.

Garben

Kaufkabel oder -bänder laufen durch Seilscheiben im Flugdeck oder entlang der Start- und Landebahn zu den arretierenden Triebwerken. Dämpferscheiben wirken als hydraulische Stoßdämpfer, die für die erhöhten Landegeschwindigkeiten sorgen.

Sprüharretierung

1957 wurde das Konzept eines Kolbens, der durch ein Wasserrohr gezogen wird, erstmals als billiges Fanggerät für Landflugplätze verwendet. In den frühen 1960er Jahren übernahmen die Briten dieses Grundkonzept und entwickelten ein Spritzschutzsystem für den Land- und Seeeinsatz. Der Motor hatte Hydraulikzylinder, die sich durch ein mit Wasser gefülltes Rohr bewegten, mit einem kleineren Rohr daneben, das entlang seiner Länge Löcher unterschiedlicher Größe hatte. Die Royal Navy behauptete, es gebe kein theoretisches Gewichtslimit, aber ein Tempolimit.

Festnahme von Motoren

Eine F/A-18 Hornet greift in den Draht Nr. 4 ein, mit der weißen einziehbaren Deckscheibe im Vordergrund.

Jeder Anhänger hat seine eigenen Triebwerkssysteme, die die Energien absorbieren und zerstreuen, die beim Anhalten eines landenden Flugzeugs entstehen. Auf amerikanischen Trägern der Nimitz- Klasse werden hydropneumatische Systeme mit einem Gewicht von jeweils 43 Tonnen (39  t ) verwendet, bei denen Öl hydraulisch von einem mit dem Kaufkabel verbundenen Stößel über ein Steuerventil aus einem Zylinder gedrückt wird. Eine wichtige Entwicklung im Bereich der Arretierung war das Regelventil für konstanten Rundlauf, das den Flüssigkeitsfluss vom Triebwerkszylinder zum Druckspeicher steuert und so konzipiert ist, dass alle Flugzeuge unabhängig von Masse und Geschwindigkeit mit dem gleichen Rundlauf gestoppt werden. Das Gewicht des Flugzeugs wird von jedem Bediener des arretierenden Getriebemotors eingestellt. Während des normalen Betriebs wird der Einfachheit halber eine "Einzelgewichtseinstellung" verwendet. Dieses Gewicht ist normalerweise das maximale Lande- oder "Max Trap"-Gewicht für das Flugzeug. In bestimmten Fällen, normalerweise Flugzeugstörungen, die die Anfluggeschwindigkeit beeinflussen, wird eine "Einzelgewichtseinstellung" verwendet, um eine ordnungsgemäße Energieabsorption durch das System sicherzustellen. Das Gewicht des Flugzeugs wird dem Betreiber vom Flugoffizier in der Primary Flight Control mitgeteilt. Die Bedienungsperson stellt dann das Konstantschlagsteuerventil auf die geeignete Gewichtseinstellung für dieses Flugzeug ein. Die Druckeinstellung für den Arretiergetriebemotor bleibt bei einem konstanten Druck von etwa 400 psi (2.800 kPa). Das Constant-Runout-Ventil (CROV) stoppt das Flugzeug im Gegensatz zum Hydraulikdruck.

Permanente und Expeditions-Landgestützte Systeme bestehen normalerweise aus zwei Arretiertriebwerken, die sich auf beiden Seiten der Start- und Landebahn befinden. Die arretierenden Triebwerke üben Bremskraft auf die Spulen aus, die die Kaufbänder halten, die wiederum das Flugzeug verlangsamen und zum Stillstand bringen. Die beiden gebräuchlichsten Methoden, die von landgestützten Arretiermaschinen verwendet werden, um die Bremskraft aufzubringen, sind die Rotationsreibungsbremse und die Rotationshydraulik oder "Wasserverdreher" -Systeme. Die Rotationsreibungsbremse ist einfach eine an die Haspel gekoppelte Hydraulikpumpe, die einen abgestuften Druck auf die an der Haspel montierten Lamellenbremsen ausübt. Das Rotationshydrauliksystem ist eine Turbine in einem mit Wasser/Glykol gefüllten Gehäuse, die mit der Haspel verbunden ist. Die Turbulenz, die in der Wasser-Glykol-Mischung durch die Turbine während des Arretierens erzeugt wird, bietet den Widerstand, die Rolle zu verlangsamen und das Flugzeug zu stoppen. Sobald das Flugzeug vom Seil gelöst ist, werden die Bänder und das Seil durch einen Verbrennungsmotor oder Elektromotor zurückgezogen, der auf dem Arretiertriebwerk installiert ist.

Übermäßiger Rundlauf während einer Festnahme ist ein Zustand, der als "Zwei-Block" bekannt ist. Dieser Name leitet sich aus dem Sprachgebrauch der Marine ab, wenn die gesamte Leine durch ein Flaschenzugsystem gezogen wurde, die beiden Flaschenzüge sich berühren, daher "zwei blockiert". Ein übermäßiger Rundlauf kann durch falsche Einstellungen des Arretiergetriebes, übermäßiges Bruttogewicht des Flugzeugs, übermäßige Einkuppelgeschwindigkeit des Flugzeugs oder übermäßigen Flugzeugschub, der während des Arretierens aufgebracht wird, verursacht werden. Auch bei außermittigen Landungen besteht die Gefahr, das Fanggerät zu beschädigen.

Advanced Arresting Gear Landesystem

Elektromagnete kommen im neuen Advanced Arresting Gear (AAG)-System auf amerikanischen Flugzeugträgern zum Einsatz. Das aktuelle System (oben) beruht auf einer Hydraulik, um ein landendes Flugzeug zu verlangsamen und zu stoppen. Während das Hydrauliksystem effektiv ist, wie es in mehr als fünfzig Jahren Implementierung gezeigt hat, bietet das AAG-System eine Reihe von Verbesserungen. Das derzeitige System ist nicht in der Lage, unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) zu erfassen, ohne sie aufgrund der extremen Belastungen der Flugzeugzelle zu beschädigen. UAVs haben nicht die notwendige Masse, um den großen Hydraulikkolben anzutreiben, der zum Einfangen schwerer bemannter Flugzeuge verwendet wird. Durch den Einsatz von Elektromagnetik wird die Energieaufnahme durch einen Turbo-Elektromotor gesteuert. Dies macht die Falle glatter und reduziert Stöße auf Flugzeugzellen. Obwohl das System vom Cockpit aus genauso aussehen wird wie sein Vorgänger, wird es flexibler, sicherer und zuverlässiger sein und weniger Wartung und Personal erfordern. Dieses System wird auf der USS Gerald R. Ford getestet und wird auf allen Flugzeugträgern der Gerald R. Ford-Klasse installiert .

Barrikade

Trägerbarrikade in angehobener Position
Eine S-3A Viking macht eine Notlandung in der Barrikade auf dem Flugdeck der USS  Abraham Lincoln  (CVN-72) . Das Flugzeug war aufgrund eines beschädigten Fahrwerks nicht in der Lage, eine normale Bergung durchzuführen.

Die Barrikade ist ein Notbergungssystem, das nur verwendet wird, wenn eine normale (anhängige) Festnahme nicht möglich ist. Die Barrikade befindet sich normalerweise in einem verstauten Zustand und wird nur bei Bedarf aufgestellt. Um eine Barrikade zu errichten, wird sie zwischen Rungen, die vom Cockpit angehoben werden, über das Flugdeck gespannt. Das Aufrichten der Barrikade wird routinemäßig vom Flugdeckpersonal der US-Fluggesellschaften praktiziert; eine gut ausgebildete Crew kann die Aufgabe in weniger als drei Minuten erledigen.

Das Barrikadengurtband besteht aus oberen und unteren horizontalen Ladegurten, die an den Enden miteinander verbunden sind. Mit jedem oberen und unteren Lastgurt sind fünf vertikale Spanngurte im Abstand von 6,1 m (20 Fuß) verbunden. Das Barrikadengewebe wird auf eine Höhe von ungefähr 20 Fuß angehoben. Das Barrikadengurtband greift in die Tragflächen des landenden Flugzeugs ein, wobei Energie vom Barrikadengurtband durch das Fangseil zum Arretiertriebwerk übertragen wird. Nach einer Barrikadensicherung werden das Gurtband und die Deckseile abgelegt und die Rungen wieder in ihre versenkten Schlitze abgesenkt. Barrikadeneinsätze sind selten, da Schwanzhaken extrem ausfallsicher sind und ein Flugzeug, das mit solch schweren Schäden aus dem Kampf zurückkehrt, wahrscheinlich nicht landen kann. Dieses Gerät wurde auf allen amerikanischen Flugzeugträgern und auf der französischen Charles de Gaulle installiert , während auf brasilianischen CATOBAR- und russischen und indischen STOBAR-Flugzeugträgern nur konventionelle Fangvorrichtungen installiert sind.

Siehe auch

Verweise

Externe Links