航空母舰是拥有强大综合战斗力的海上“钢铁堡垒”，但同时，这个漂浮的小城也是世界上最危险的工作场所。试想一下，在如此有限的空间内要实现一个常规军用机场的全部勤务功能，难度可想而知。就拿舰载机着舰而言，这就不是件容易的事。从舰载机座舱向下看去，起伏不定的洋面上那游移的飞行甲板不会比一片树叶更大，舰载机必须竭力设法降落在长度和宽度都很有限的飞行甲板上，为了解决这个棘手的问题，人们开发了一系列相关技术，这些技术都是什么，它们又是怎样工作的？别着急，慢慢看。
信号灯+信号旗
最初的舰载机全是嗡嗡叫的螺旋桨式飞机，当时航母也都采用直通甲板，早期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。靠前了飞机会冲出甲板“洗海水浴”，靠后了则可能一头撞在航母舰尾上，毫厘之差都可能酿成大祸。能否准确掌握好着舰时的接舰点，最为关键的因素是必须沿着合适的下滑轨迹降低飞行高度直至接舰。在相当长的一段时间里，舰载机着舰主要依靠飞行员个人高超的驾驶技术，但即便这些飞行员都是遴选出来的精英，也常常难免忙中出错，造成着舰事故。
在总结了一些经验教训后，人们设立了专门的着舰引导官(LSO)和飞控官，并配备了一些基本辅助降落信号灯，引导舰载机着舰。舰载机着舰时，引导官会站在飞行甲板后部左舷平台上，对舰载机的飞行状态和舰船的运动状态作出判断，并通过手中的信号旗，及时将信息传达给飞行员；飞控官在舰桥上部的主飞行控制室，监视空中舰载机和飞行甲板的状况，为舰载机安全着舰把最后一关。引导官和飞控官非常人可以胜任，要求具有良好的目测能力、敏锐的判断能力和丰富的实践经验。在美国航空母舰上，引导官和飞控官一般由老资格的飞行员担任，并配有一名助手，这种着舰引导方式一直沿用到20世纪50年代初。
光学助降镜
从喷气式舰载机登上航母那天起，新的麻烦也随之到来。喷气式飞机着舰速度太大，即便是经验丰富的LSO，他也无法赶在事故发生前作出及时的判断和修正建议，这个问题颇让人挠头。直到1952年，一道灵光闪过英国海军中校格德哈特的脑海。当时这位中校走进办公室，一位女文书正拿着小镜子抹口红，女文书的这个动作激起了中校的灵感，他立即回到自己的房间，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，对着镜子用自己的下颌接触办公桌的桌面。
很快，格德哈特设计成功了第一代反射式光学助降镜。它是一面大曲率的反射镜，从舰尾发出的灯光经反射镜反射到空中，为飞行员提供一道与海平面夹角为3.5～4度的光束，飞行员沿着这道光束下滑，并根据飞机在镜中的映像修正飞行状态，就可以顺利着舰。反射式助降镜为舰载飞机着舰提供了良好的视觉参照物，但是由于在海面行驶的航母舰体存在复杂的横摆和纵摇运动，因此在飞行员看来这道光束无异于一根在空中乱舞的“柱子”，要准确沿着这样的光束下滑，还真的需要娴熟的技术和过人的勇气。
随着舰载机飞行速度的进一步提高，反射式助降镜也开始“力不从心”，人们开始研制新的助降装置。英国人再次开动脑筋，于20世纪60年代发明了更先进的透镜式光学助降装置—菲涅尔助降镜(FLOLS)，这成为当前航母必备的降落辅助装置。菲涅尔助降镜通常设置在航母甲板中部左舷，由5组灯光组成，一组为中间竖排的5只来源数据灯(上面4盏琥珀色灯，最下面一盏红色灯)，两侧从外至里，各横排一组7只绿色基准灯，竖排一组3只应急禁降复飞灯以及竖排一组4只禁降复飞灯，在应急禁降复飞灯和禁降复飞灯上部并排一组两只绿色切换灯。5只来源数据灯在引降过程中全部打开，但是由于菲涅尔透镜和双凸透镜的作用，以及这些灯的排列设计，飞行员只有在特定的下滑角度范围内才能够看到相应的灯光(整个5个灯室组成的菲涅尔指示灯组件为飞行员提供垂向约1.7度和横向40度的视场)。也就是说，飞行员在某一角度只能看到一盏数据来源灯。数据来源灯和绿色的基准灯配合，就能帮助飞行员确定自己的下滑角度是否正确。如果飞行员看到的琥珀色灯光位于基准灯上方，则说明自己下滑角度过高；如果琥珀色灯光位于基准灯下方，则位置偏低；如果看到的是红色的灯光，那么自己必将和航母尾部“接吻”。飞行员最希望看到的，就是琥珀色灯光和绿色基准灯连成一线，这时飞机下滑角度不大不小，最惬意不过了。
光学助降镜又可分为近程的常规光学助降镜和远程的可视激光光学助降镜。常规光学助降镜因其具有直观、稳定可靠、技术成熟、成本低、近距离性能好等优点而广泛应用于各种载机舰船上。同时近程的常规光学助降镜也存在作用距离较短的缺点，在良好的天气条件下，也只能达到4海里，因此留给驾驶员的反应时间很短，一定程度上影响舰载机航迹的及时调整。特别是在雨雾等不良天气条件下，作用距离更会大大降低。远程激光助降镜利用激光波束的直观性和精密性特点并采用不同颜色和闪光频率特征，为舰载机驾驶员提供直观而精确的指示。该系统的有效作用距离为10海里，最远可达15海里，即使在大雾的不良天气条件下，其作用距离仍可达3海里，而此时常规光学反射镜己无法工作。飞行员利用激光光学反射镜可在8～9海里处切入下滑道，在6海里时即可较准确地捕捉到正确的下滑道，因而有充分的时间进行航迹调整，保证以正确的航线和姿态接近近程引导航路。由于进入近程光学引导系统作用范围时有较好的起点，无需进行大的调整即可从容地安全着舰。
总之，光学助降镜的应用是舰载机安全着舰的重要手段，是航空母舰必备的舰载机着舰引导装置。它的出现使舰载机在夜间着舰成为可能，并大大缓解了飞行员在黑暗和短小的甲板上着舰的紧张心理，大大提高了舰载机着舰的准确率。
自动的期盼
光学助降镜虽然有效，但是一旦遇上风雨和浓雾，其作用就会大打折扣。为此人们仍然需要新办法。要克服海上恶劣天候，光凭光学仪器已经难以奏效，此时美国人凭借先进科技逐渐找到了着舰引导的新途径。
20世纪六七十年代的“阿波罗”登月计划，除了让美国人踏上了月球，还促使美国在此过程中开发了一些列先进技术，如高精度雷达技术、电子计算机技术、遥测导航技术、微波通讯技术和微电子技术等。美国将这些技术应用到航母上，开发出了全天候电子助降系统。该系统由航母上安装的精确跟踪助降雷达和飞机上的相应终端设备组成。舰载机着舰过程中，航母上的精确跟踪雷达实时测得飞机的实际位置和运动情况，并将这些参数输入计算机，得出舰载机正确的着舰位置，并将舰载机的实际位置和正确位置在计算机中进行比较，然后将修正指令发送到舰载机的终端设备，利用舰载机自动驾驶仪修正误差，完成准确着舰。到80年代中期，全天候电子助降系统有了新的突破，美国麦道公司的F-18A飞机，在进行了64次自动着舰试验后，终于将着舰误差控制在6.7米以内。有了全天候电子助降系统，不论白天黑夜还是雨天雾天，舰载机都能够以几十秒钟的间隔不断地降落到狭窄的航母甲板上，实现全天候盲降。
美国在战斗机及相关技术方面的发展非常迅速，正在逐步实现战斗机的自动降落。2003年4月，美国的X-31A试验机在帕塔克森特河海军航空站成功完成世界上首次完全由计算机控制的短距起飞和着陆(ESTOL)机动。实现全自动降落主要采用和改进了一些新技术，X-31A试验机上装有高性能机载计算机组成的自动操控系统，机头安装了大气数据系统试验平台，能提供着舰过程时的速度、高度、温度和飞行姿态信息。由于采用了推力矢量控制技术，X-31A能完成高难度机动动作。此外，先进高精度完全信标着陆系统将GPS信号与地面信标进行合成，提供了1.5厘米的定位精确度。美国海军估计ESTOL技术将使着陆能量消耗38%，从而减少飞机和航母拦阻减速装置的磨损。
自动着舰技术作为一门综合性学科技术，仍在不断发展。研究人员正在不断的探索将新型控制理论与技术应用于着舰引导，以期待有更高的着舰精度与安全保障。但这并不意味着舰载机在着舰过程中能够消除风险，毕竟，在浩瀚大海上，不由人类技术掌控的因素太多了。
技术+规范
引导和拦阻设备都有了，舰载机也不一定能成功着舰，没有严格的规范和技术要求，数量众多的舰载机恐怕等不到着舰就会在空中乱作一团。在良好天气下，也就是航母周围云量很少，能见度超过5千米以上时，驾驶员会采用目视方式进行着舰。他会首先驾机在航母上空按长方形航线逆时针飞行，此时航母位于长方形的右边线中心，这一边的中心称为P1点，按逆时针方向，长方形航线其三边的中心点依次称作P2、P3和P4点。在保持着舰待命状态时，舰载机飞行员会驾驶飞机在不降低高度情况下沿这一长方形航线回旋飞行，每次通过P1点时会与进场操作员取得联系，确认是否下达了着舰许可。航母上的舰载机数量较多，大家一起围绕这样一个长方形航线飞行绝对等于玩命，因此如果准备着舰的舰载机较多，会按330米的高度差新增长方形回旋航线，也就是让多架飞机在不同的高度上盘旋等候。为了防止有人不幸用光了燃油，往往在1700米左右的高度需要安排空中加油机待命。
在得到着舰许可后，随后的着舰过程由四个阶段组成：飞越舰首；减速转弯；最后转弯；最后进场。着舰机会从P4点开始结束无聊的回旋航线，开始下降高度飞抵航母的右舷上空，在250米高度以550～650千米/小时的速度从舰尾方向进场，沿直线飞行一段时间后，打开减速板，向左转到180度航母左舷侧，并放下着舰钩和起落架，表示要着舰；此时飞机和航母逆向行驶，速度降到450千米/小时，高度降至200米左右，收回减速板；当舰载机飞到离航母尾端约1海里处时，飞机再次左转约180度，切入下滑点，并开始降低高度，逐渐加快下降率。在离后部指示灯(飞行甲板后端)0.5海里，高度约110米处时，飞行员目视确认FLOLS，一边观察FLOLS，一边按照LSO的指挥靠近着舰点。飞机着舰后，如果着舰钩没有挂住拦阻索，LSO会立即指示飞行员复飞，后者则立即加大油门，沿斜甲板起飞爬升至400米高度上重新进行回旋飞行，等待再次下达着舰许可。
如果航母上方330～1000米高度上有云层且云层覆盖了较大空域，这时候单凭目视着舰是十分危险的，此时航母会要求所有着舰机离自己“远点儿”，在距离航母15海里处给舰载机划定所谓的军管区域航线(martial pattern)，这种航线高度通常在2000米以上，以330米的高度差隔离成多层航线。在接到着舰许可前，准备“回家”的舰载机都要在军管区域内按各自的规定航线进行回旋飞行。如果那个幸运的家伙接到了着舰许可，他便会在离航母左舷约12海里远，高度约1500米的地方，沿以航母为圆心的1/4圆弧航线上作逆时针飞行，并不断降低高度，在飞到离舰尾12海里处时高度一般下降到400米左右，保持此高度继续接近航母，完成着舰过程的最后四个阶段，即飞越舰首；减速转弯；最后转弯；最后进场。到离舰5海里处后，放下着舰钩和起落架，并在航母甲板上空来个通场，即舰载机沿直线纵向飞越航母甲板上空，让甲板上的LOS看看它的“肚皮”，确认起落架和着舰钩是否放下，飞过舰首一段距离后向左转180度并适当降低高度和减速，当舰载机飞到离航母尾端约3海里处时，飞机再次左转180度，切入下滑点，对FLOLS的信号进行确认，并在LOS和FLOLS的指引下进行着舰。
如果云层高度低于330米，能见度小于5千米，那么航母同样会在距离自己15海里处设立军管区域航线，接到着舰许可后，舰载机从航母后部12海里处开始降低高度，8海里处收回减速板，3海里处确认FLOLS后，一边接收LOS和FLOLS信号，一边进行着舰。
以上都属于正常情况，如果飞机出现故障或者燃料不足等意外，那就必须采取紧急着舰方式，此时飞行员直接与着舰军官取得联系听取解决方案。如果故障发生在尾钩或起落架上，飞机首先考虑能否就近飞往地面机场，如果空中加油后仍够不到陆地，那就不得不强行着舰。此时如果故障机还能在天上坚持，就应该尽可能先“撑着”，让其它舰载机先行着舰—否则如果一旦着舰失败乃至造成事故，那所有的舰载机就都“无家可归”了。此时，甲板上的工作人员会迅速清场：把周围的舰载机牵引到安全的停放区。在3号和4号拦阻索之间设置5号紧急阻拦索，并立起拦阻网支架，展开尼龙拦阻网。故障机还要抛弃炸弹、导弹等武器和多余燃料，最大限度减少紧急着舰时发生灾难的几率。全部准备工作结束后，故障机就可以着舰了。一旦故障机冲进拦阻网，一旁待命的消防车会迅速靠近喷出防火剂，防止火灾发生。救护小组迅速接近故障机，营救机组人员，航空医疗负责人员用升降机把救出的机组人员送进舰内的医院进行救治。
总之，舰载机着舰是一项非常复杂和危险的工作，需要许多专业人员通力合作。否则，不仅可能机毁人亡，连航母都可能受到牵连受损。尽管技术在不断进步，但是要在起伏不定的大海上和同样摇摆不停的航母上降落，这其中真正的艰辛和危险，只有航母上的工作人员和舰载机飞行员自己“心里有数”。
美国航母上正在引导舰载机着舰的LSO，他们有着一套规范的旗语用于指导舰载机修正下滑航路，
图中这名LSO正在示意舰载机向左进行调整
美国“贝宁顿”号航母所采用的反射式助降镜特写
反射式助降镜工作原理示意图
菲涅尔光学透镜助降系统工作原理示意图，本图右侧为飞行员在不同下滑角度下看到的“肉球”与绿色基准灯的对应关系
美国“约翰·肯尼迪”号航母甲板左侧安装的菲涅尔光学透镜助降系统
天气晴好状态下舰载机着舰航路示意图
330-1000米高度上有云情况下舰载机着舰航路示意图
330-1000米高度上有云情况下舰载机着舰航路示意图
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相信大家关注国产航母也不是一天两天了，我也一直在关注，而且我所学的专业就是飞行器导航，和舰载机着舰技术相关。上文是我转的航空知识的一篇文章，浅显的讲了下舰载机着舰技术，相信大家都容易理解。下面从我的专业讲下国内的舰载机着舰现状，但也不能讲的太细，毕竟涉及到很多敏感信息，希望大家理解。
困扰现在国产航母的技术瓶颈有两个，一个是弹射技术，第二个就是自动着舰技术。关于弹射技术，几年前网络上出现一篇文章，有名有姓，说是一名叫李国强的飞行员成功驾驶J8II进行了舰载机离舰试验，而且是牵引离舰的，跑道距离只有70米，时间是1987年。这篇文章我是没有找到确切的出处，而且说用J8II当舰载机也太离谱了。不要说1987年，就是现在，舰载机弹射离舰都是很大的课题困扰着我们，在工艺上我们有这个水平，但材料上我们不行，有些东西我们生产不了。第二点，自动着舰技术，英文叫做ACLS(Automatic Carrier Landing System)，是舰载飞机着舰技术发展的必然趋势。其中，导引技术在自动着舰系统中起着举足轻重的作用。ACLS中导引系统的功能是将飞机飞行的高度偏差按照某种规律形成导引指令，通过无线电数据链发送到着舰飞行控制系统。导引控制律的具体实现是在舰载计算机中完成的。目前，导引律的基本形式是PID控制器。众所周知，PID控制具有简单实用和鲁棒性较强的优点，但它也有自身固有的缺点，“快速性”和“超调”之间的矛盾就是其表现之一。 后来，中科院韩京清研究员在深入分析PID控制优缺点的基础上提出的一种不依赖系统模型的控制方法-自抗扰控制器ADRC (Active Disturbance Rejection Controller)。该方法能够动态补偿系统模型内扰和外扰，鲁棒性很强，可以应用于多种非线性控制系统的设计。我曾经利用白抗扰控制方法设计舰载飞机自动着舰纵向导引系统。仿真结果表明，闭环系统具有良好的动态和稳态性能，响应的快速性和超调量均优于PID控制效果。ADRC应该说是为数不多的中国人自己提出的控制方法之一。可惜天妒英才，韩老2008年4月21日因颅内出血不幸于在北京逝世，享年71岁。自动着舰系统ACLS主要由两部分组成：机载子系统和舰载子系统。机载子系统主要是着舰飞控系统，包括自动驾驶仪和进场动力补偿系统(APCS)；舰载子系统主要包括雷达跟踪系统和舰载计算机。舰载计算机根据跟踪雷达测出的飞机相对飞行甲板的实际高度和其内部存储的理想高度计算出高度偏差，然后按照一定的导引规律形成导引指令，该指令通过无线电数据链发送到舰载飞机的着舰飞控系统。可以说当下我们国内的自动着舰技术主要依靠的就是舰载雷达计算机，在这方面我们是达到要求了，可是我们还有一个硬伤，我们还没有可靠的卫星导航系统。美国现在的舰载机自动着舰技术练的炉火纯青，跟他们可以使用军事级的GPS数据有很大关系，精度达到厘米级，中国是不可能使用到军事级的GPS数据，所以我们只有抓紧时间做好我们的北斗系统，大家也可以从今年的新闻里看出，北斗系统组建的脚步越走越快，这都是形势逼人啊！好了，啰啰嗦嗦说了这么多，也不知道说的合适不，其实很多舰载机着舰技术的资料在网上都有公开，大家感兴趣的话可以问度老师请教。版主若觉得我的文章有何不妥之处可以给我留言，我一定修改。我自认为所发的是没有敏感信息的。
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本帖最后由 摸阴校尉 于 2012-5-22 23:06 编辑 ]
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