Fly katapult - Aircraft catapult

F-14 Tomcat forbereder seg på å koble seg til en katapult på USS  Saratoga

En flykatapult er en enhet som brukes til å tillate fly å ta av fra en svært begrenset mengde plass, for eksempel et dekk på et fartøy, men også installert landbaserte rullebaner i sjeldne tilfeller. Det er nå mest brukt på hangarskip , som en form for assistert start .

I skjemaet som brukes på hangarskip består katapulten av et spor, eller et spor, innebygd i flydekket , under som er et stort stempel eller en skyttel som er festet gjennom sporet til neseutstyret til flyet, eller i noen tilfeller en ståltau , kalt en katapult -hodelag , er festet til flyet og katapultbussen. Andre former har blitt brukt historisk, for eksempel montering av en utsettingsvogn som holder et sjøfly på en lang bjelkebygd struktur montert på dekket til et krigsskip eller handelsfartøy , men de fleste katapulter deler et lignende glidebane-konsept.

Forskjellige midler har blitt brukt for å drive katapulten, for eksempel vekt og boretårn , krutt , svinghjul , lufttrykk , hydraulikk- og dampkraft og raketter til fastbrensel. Den amerikanske marinen utvikler bruk av elektromagnetiske fly lanseringssystemer med konstruksjonen av hangarskipene i klasse Gerald R. Ford .

Historisk sett var det mest vanlig at sjøfly ble katapultert, slik at de kunne lande på vannet i nærheten av fartøyet og bli heist ombord, selv om det i andre verdenskrig (før eskortebåten kom ) konvensjonelle jagerfly (spesielt Hawker Hurricane ) noen ganger bli katapultert fra " katapultutstyrte handelsmann " (CAM) -fartøyer for å kjøre av fiendtlige fly, og tvinge piloten til enten å avlede til en landbasert flystripe, eller å hoppe ut med fallskjerm eller grøft i vannet nær konvoien og vente på redning.

Historie

Første registrerte flytur med en katapult

Samuel Langleys katapult, husbåt og mislykkede mannførende flyplass (1903)

Luftfartspioner og Smithsonian- sekretær Samuel Langley brukte en fjærdrevet katapult for å lansere sine vellykkede flygende modeller og hans mislykkede flyplass i 1903. På samme måte brukte Wright Brothers fra 1904 en vekt og derrick-stil katapult for å hjelpe sine tidlige fly med en start i en begrenset avstand.

31. juli 1912 ble Theodore Gordon Ellyson den første personen som ble lansert fra et katapultsystem fra den amerikanske marinen. Marinen hadde perfeksjonert et trykklufts katapultsystem og montert det på Santee Dock i Annapolis, Maryland . Det første forsøket drepte nesten løytnant Ellyson da flyet forlot rampen med nesen pekende oppover og det tok en sidevind og presset flyet i vannet. Ellyson klarte å flykte fra vraket uskadd. November 1912 skrev løytnant Ellyson historie som marinens første vellykkede katapultoppskytning, fra en stasjonær kullpramme. November 1915 foretok løytnantkommandør Henry C. Mustin den første katapultskytingen fra et skip på gang.

Søknadens tidslinje

Mellomkrigstiden og andre verdenskrig

En Supermarine Walrus ble lansert fra katapulten til HMS  Bermuda (1943)

Den amerikanske marinen eksperimenterte med andre strømkilder og modeller, inkludert katapulter som brukte krutt- og svinghjulsvariasjoner. 14. desember 1924 ble et Martin MO-1 observasjonsfly fløyet av Lt. LC Hayden skutt opp fra USS  Langley ved hjelp av en katapult drevet av krutt. Etter denne lanseringen ble denne metoden brukt ombord både kryssere og slagskip .

I 1929 hadde de tyske havskipene SS Bremen og Europa blitt utstyrt med trykkluftskatapulter designet av Heinkel luftfartsfirma Rostock, med videre arbeid med katapultluftpost over Sør-Atlanterhavet , som ble utført i løpet av første halvdel av 1930-årene , med Dornier Wal dobbeltmotoriske flybåter.

Fram til og under andre verdenskrig var de fleste katapulter på hangarskip hydrauliske. Den amerikanske marines katapulter på krigsskip på overflaten ble imidlertid operert med eksplosive ladninger som ligner på de som ble brukt til 5 "kanoner. Noen bærere ble ferdigstilt før og under andre verdenskrig med katapulter på hangardekket som avfyrte antivartsskip , men de var upopulære på grunn av deres korte løp, lav klarering av hangar -dekkene, manglende evne til å legge skipets hastighet fremover til flyets lufthastighet for start, og lavere klarering fra vannet (forhold som ga piloter langt mindre feilmargin i de første øyeblikkene av flyvningen). ble hovedsakelig brukt til eksperimentelle formål, og bruken av dem ble helt avbrutt i løpet av siste halvdel av krigen.

Testlansering av en orkan ved bruk av rakett-katapulten til et CAM-skip, Greenock , Skottland, 31. mai 1941

Mange marinefartøy bortsett fra hangarskip fraktet flytefly, sjøfly eller amfibier for rekognosering og spotting. De ble katapultskutt og landet på sjøen sammen for gjenoppretting med kran. I tillegg ble konseptet med ubåt hangarskip utviklet av flere nasjoner i mellomkrigstiden, og frem til 2. verdenskrig og utover, hvor en ubåt ville lansere et lite antall flytefly for offensive operasjoner eller artilleri spotting, for å bli gjenopprettet av ubåten når fly har landet. Den første lanseringen av en Royal Navy slagkrysser var fra HMAS  Australia 8. mars 1918. Deretter bar mange Royal Navy -skip en katapult og fra ett til fire fly; slagskip eller slagkryssere som HMS  Prince of Wales bar fire fly og HMS  Rodney bar to, mens mindre krigsskip som krysseren HMNZS  Leander bar et. Flyet som ble fraktet var Fairey Seafox eller Supermarine Walrus . Noen som HMS  Nelson brukte ikke en katapult, og flyet ble senket ned på sjøen for start. Noen fikk fjernet flyene og katapultene under andre verdenskrig, f.eks. HMS  Duke of York , eller før ( HMS  Ramillies ).

Under andre verdenskrig ble en rekke skip utstyrt med rakettdrevne katapulter, først kampflyskatapultskipene fra Royal Navy, deretter bevæpnede handelsmenn kjent som CAM-skip fra "katapultbevæpnede handelsmenn". Disse ble brukt til konvoi -eskorteoppgaver for å drive fiendens rekognoseringsbombere. CAM -skip fraktet en Hawker Sea Hurricane 1A , kalt "Hurricat" eller "Catafighter", og piloten reddet ut med mindre han kunne fly til land.

Mens de var fengslet på Colditz Castle under krigen, planla britiske krigsfanger et rømningsforsøk ved å bruke et fallende badekar fullt av tunge steiner og steiner som drivkraft for en katapult som skulle brukes til å skyte Colditz Cock -seilflyet fra taket på slottet.

Bakken-lanserte V-1-er ble vanligvis drevet opp av en skrå lanseringsrampe av et apparat kjent som en Dampferzeuger ("dampgenerator").

Dampkatapult

Elementer av katapulten til Charles de Gaulle , ble demontert under oppussingen i 2008

Sluttkontroller på en katapult av fly før flyoperasjoner ombord på USS  John C. Stennis

Etter andre verdenskrig utviklet Royal Navy et nytt katapultsystem for sin flåte av transportører. Kommandør Colin C. Mitchell , RNV , anbefalte et dampbasert system som et effektivt og effektivt middel for å lansere neste generasjon marinefly. Forsøk på HMS  Perseus , fløyet av piloter som Eric "Winkle" Brown , fra 1950 viste effektiviteten. Mariner innførte damp katapulter, i stand til å starte de tyngre jet- jagerfly , på midten av 1950-tallet. Pulverdrevne katapulter ble også tenkt, og ville ha vært kraftige nok, men ville også ha introdusert langt større belastninger på flyrammene og kan ha vært uegnet for lang bruk.

Ved lanseringen holder en utløsningsstang flyet på plass etter hvert som damptrykket bygger seg opp, for deretter å bryte (eller "slippe ut"; eldre modeller brukte en tapp som skjæret), og frigjorde stemplet til å trekke flyet langs dekket i høy hastighet. I løpet av omtrent to til fire sekunder er flyets hastighet ved katapultens virkning pluss tilsynelatende vindhastighet (skipets hastighet pluss eller minus "naturlig" vind) tilstrekkelig til at et fly kan fly bort, selv etter å ha mistet en motor.

Nasjoner som har beholdt store hangarskip, dvs. den amerikanske marinen, franske marinen , bruker fremdeles en CATOBAR -konfigurasjon (Catapult Assisted Take Off But Arrested Recovery). US Navy taktiske fly bruker katapulter til å starte med en tyngre warload enn det som ellers ville vært mulig. Større fly, som E-2 Hawkeye og S-3 Viking , krever et katapultskudd, siden forholdet mellom skyvekraft og vekt er for lavt for en konvensjonell rullende start på et bæredekk.

Dampkatapulttyper

For tiden eller på en gang drevet av den amerikanske marinen inkluderer:

Hodelagsfanger

USS Saratoga er i gang. Hodelagsfanger er forlengelsene på slutten av de fremre katapulter

De utstående vinklede rampene (Van Velm Bridle Arresters eller horn) ved katapultendene på noen hangarskip ble brukt til å fange opp trensene (kontakter mellom katapultskytten og flykroppen) for gjenbruk. Det var små tau som ville feste hodelaget til skyttelbussen, som fortsatte nedover det vinklede hornet for å trekke hodelaget ned og bort fra flyet for å unngå at det skader underlivet. Hodelagret ville da bli fanget opp av garn til side for hornet. Hodelag har ikke blitt brukt på amerikanske fly siden slutten av den kalde krigen , og alle amerikanske marinesoldater som ble tatt i bruk siden den gang, har ikke hatt ramper. Den siste amerikanske transportøren bestilt med en hodelagsfanger var USS Carl Vinson ; Fra USS Theodore Roosevelt ble rampene slettet. Under etterfylling av drivstoff og kompliserte overhalinger på slutten av 1990 -tallet -begynnelsen av 2000 -tallet ble hodelagfangerne fjernet fra de tre første Nimitz -klasse hangarskipene. USS Enterprise var det siste operasjonsskipet fra den amerikanske marinen med rampene fremdeles festet før inaktiveringen i 2012.

I likhet med hennes amerikanske kolleger i dag, er det franske hangarskipet Charles De Gaulle ikke utstyrt med hodelagsfanger fordi det moderne flyet som opereres om bord bruker de samme oppskytningssystemene som i US Navy. På grunn av denne gjensidige interoperabiliteten er amerikanske fly også i stand til å bli katapultert fra og lande på Charles De Gaulle , og omvendt kan franske marinefly bruke US Navy -transportørens katapulter. På den tiden da Super Étendard ble operert ombord på Charles de Gaulle , ble den brukt bare en gang, ettersom de aldri ble gjenopprettet av hodelagfangere.

Bærerne Clemenceau og Foch var også utstyrt med hodelagfangere, ikke for Super Étendards, men bare for å fange og gjenopprette Vought F-8 Crusader 's hodelag.

Elektromagnetisk lanseringssystem for fly

En datamaskingenerert modell av den lineære induksjonsmotoren som brukes i EMALS.

Størrelsen og arbeidskraftskravene til dampkatapulter setter grenser for deres evner. En nyere tilnærming er Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS). Elektromagnetiske katapulter legger mindre stress på flyet og gir mer kontroll under lanseringen ved å tillate gradvis og kontinuerlig akselerasjon. Elektromagnetiske katapulter forventes også å kreve betydelig mindre vedlikehold ved bruk av komponenter i solid state.

Lineære induksjonsmotorer har blitt eksperimentert med tidligere, for eksempel Westinghouse's Electropult -system i 1945. På begynnelsen av det 21. århundre begynte marinen igjen å eksperimentere med katapulter drevet av lineære induksjonsmotorer og elektromagneter . EMAL-er ville være mer energieffektive på atomdrevne hangarskip og ville lindre noen av farene ved bruk av damp under trykk. På gassturbindrevne skip ville en elektromagnetisk katapult eliminere behovet for en egen dampkoker for å generere katapultdamp. Den amerikanske marinens kommende hangarskip Gerald R. Ford -klasse inkluderer elektromagnetiske katapulter i designet.

Sivil bruk

Fra 1929 ble de tyske Norddeutscher Lloyd- liners SS  Bremen og Europa utstyrt med trykkluftdrevne katapulter designet av Heinkel Flugzeugwerke for å lansere postfly. Disse skipene tjente ruten mellom Tyskland og USA. Flyet, som hadde postposer, ville bli lansert som et postanbud mens skipet fortsatt var mange hundre miles fra destinasjonen, og dermed hastigheten på postleveransen med omtrent et døgn. Opprinnelig ble Heinkel He 12- fly brukt før de ble erstattet av Junkers Ju 46 , som igjen ble erstattet av Vought V-85G .

Det tyske flyselskapet Lufthansa brukte deretter dedikerte katapultskip SS  Westfalen , MS  Schwabenland , Ostmark og Friesenland for å lansere større Dornier Do J Wal (hval), Dornier Do 18 og Dornier Do 26 flybåter på flyposttjenesten i Sør -Atlanteren fra Stuttgart, Tyskland til Natal, Brasil. På rute som beviste flyreiser i 1933, og en rutetjeneste som begynte i februar 1934, fløy Wals trans-etappe av ruten, mellom Bathurst , Gambia i Vest-Afrika og Fernando de Noronha , en øygruppe utenfor Sør-Amerika. Først var det et tankstopp midt i havet. Den flygende båten ville lande på det åpne havet, bli vinsjet ombord av en kran, fylt drivstoff og deretter skutt opp med katapult tilbake i luften. Landing på de store havdønningene hadde imidlertid en tendens til å skade skroget til de flygende båtene. Fra september 1934 hadde Lufthansa et støtteskip i hver ende av transhavetappen, som ga radionavigasjonssignaler og katapultoppskytninger etter å ha fraktet fly til sjøs over natten. Fra april 1935 ble Wals lansert direkte offshore, og fløy hele distansen over havet. Dette var mulig ettersom flybåtene kunne bære mer drivstoff når de ikke måtte ta av vannet under egen kraft, og kuttet tiden det tok for posten å komme fra Tyskland til Brasil fra fire dager ned til tre.

Fra 1936 til 1938 ble tester inkludert Blohm & Voss Ha 139 flybåt utført på den nordatlantiske ruten til New York. Schwabenland ble også brukt i en Antarktis- ekspedisjon i 1938/39 med hovedformålet å finne et område for en tysk hvalfangststasjon, der katapult-lanserte Wals undersøkte et territorium som senere ble hevdet av Tyskland som New Swabia . Alle Lufthansa 's katapult skip ble tatt over av Luftwaffe i 1939 og brukt som sjøfly anbud i andre verdenskrig sammen med tre katapult skip bygget for det militære.

Etter andre verdenskrig ble Supermarine Walrus amfibiefly også kort operert av et britisk hvalfangstselskap , United Whalers. De opererte i Antarktis og ble skutt opp fra fabrikkskipet FF Balaena , som hadde blitt utstyrt med en katapult fra en tidligere marine.

Alternativer til katapulter

Den kinesiske, indiske og russiske marinen opererer konvensjonelle fly fra STOBAR hangarskip (Short Take-Off But Arrested Landing). I stedet for en katapult bruker de et hoppbakke for å hjelpe fly med å ta av med en positiv stigningshastighet. Transportfly som J-15 , Mig-29K og Su-33 er avhengige av sine egne motorer for å akselerere til flyhastighet. Som et resultat må de ta av med redusert drivstoffbelastning og bevæpning.

Alle andre mariner med hangarskip opererer STOVL- fly, for eksempel F-35B Lightning II , Sea Harrier og AV-8B Harrier II . Disse flyene kan ta av vertikalt med en lett last, eller bruke et hoppbakke for å hjelpe en rullende start med tung last. STOVL -bærere er billigere og generelt mindre i størrelse sammenlignet med CATOBAR -bærere.

Se også

• Jordvogn
• Jet blast deflektor
• Moderne operasjoner fra US Navy
• Sjøflyging

Referanser

Bibliografi

• London, Peter. Britiske flybåter . Stoud, Storbritannia: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN  0-7509-2695-3 .
• Werrell, Kenneth P. (1985), The Evolution of the Cruise Missile , Maxwell Air Force Base, Alabama: Air University Press.