Technologie

Katapulta elektromagnetyczna na lotniskowcu działa bez zarzutu

Start samolotu C-2A Greyhound 23 stycznia 2020 roku z lotniskowca USS „Gerald R. Ford” z wykorzystaniem katapulty elektromagnetycznej. Fot. Riley McDowell/U.S. Navy
Start samolotu C-2A Greyhound 23 stycznia 2020 roku z lotniskowca USS „Gerald R. Ford” z wykorzystaniem katapulty elektromagnetycznej. Fot. Riley McDowell/U.S. Navy

Amerykanie poinformowali o skuteczności katapult elektromagnetycznych oraz nowego systemu hamowania na lotniskowcu USS „Gerald R. Ford”. Okazało się, że od czasu rozpoczęcia eksploatacji tych systemów przeprowadzono z sukcesem 4492 starty i lądowania. Sukces jest tym większy, że chodzi o pierwsze w świecie katapulty elektromagnetyczne zamontowane na pokładzie okrętu.

Prawie 4,5 tysiąca bezpiecznych startów i lądowań na lotniskowcu USS „Gerald R. Ford” (CVN 78) od czasu wprowadzenia tego okrętu do służby 22 lipca 2017 roku to rzeczywiście imponujący wynik. I nie chodzi tu o duże zaangażowanie operacyjne, ale przede wszystkim o fakt, że manewry te wykonano z wykorzystaniem dwóch rodzajów zupełnie nowych urządzeń: katapult elektromagnetycznych EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System) i systemu hamowania AAG (Advanced Arresting Gear).

Szczególny powód do zadowolenia może mieć firma GA-EM (General Atomics Electromagnetic Systems) – wchodząca w skład koncernu General Dynamics, która opracowała i wyprodukowała oba systemy. Są to zupełnie nowe rozwiązania i dodatkowo przy ich opracowaniu trzeba było pokonać (w obu) przypadkach bardzo poważne problemy techniczne. To właśnie dlatego EMALS i AAG przechodzą teraz bardzo rygorystyczne oraz długotrwałe próby i testy kwalifikacyjne PDT&T (Post Delivery Test & Trials). Są one niezbędne, ponieważ badania laboratoryjne nie są w stanie wykazać wszystkich problemów, jakie mogą wystąpić w czasie długotrwałej eksploatacji tak zaawansowanych systemów.

Obecny wynik oznacza, że próby PDT&T przeszły półmetek i nie ma wątpliwości że katapultę elektromagnetyczną EMALS i nowy system wspomagania lądowania AAG można zastosować na kolejnych lotniskowcach typu Ford, w tym: USS „John F.Kennedy” (CVN 79), który wejdzie do służby w 2022 roku i USS „Enterprise” (CVN 80), który ma być wprowadzony do linii w 2027 toku. Zadanie to było o tyle ważne, że decydowało o zdolności bojowej największych lotniskowców i w ogóle okrętów, jakie kiedykolwiek zbudowano (pod względem wyporności).

„CVN 78 przekroczył półmetek swoich testów PDT&T i jesteśmy na dobrej drodze do przejścia z powodzeniem kolejnych etapów aż do końca rygorystycznej fazy testów systemu startu i lądowania… Jesteśmy niezwykle dumni z naszego oddanego zespołu wspierającego załogę okrętu, który kontynuuje proces szkolenia pilotów morskich, a także demonstruje możliwości systemów w czasie operacji bojowych.”

Scott Forney - prezes GA-EMS

Próby EMALS i AAG najprawdopodobniej koncentrują się obecnie na problemach wytrzymałości technicznej tych rozwiązań. Same zdolności operacyjne katapult i systemu hamowania zostały już bowiem wykazane podczas misji operacyjnych realizowanych przez lotniskowiec USS „Gerald R. Ford” w dzień i w nocy oraz w najróżniejszych warunkach atmosferycznych. Wykorzystywano w nich większość typów posiadanych przez Amerykanów samolotów lotnictwa morskiego w tym: F/A-18E/F Super Hornet, EA-18G Growler, E-2C/D Hawkeye i Advanced Hawkeye, C-2A Greyhound i T-45C Goshawk.

image
Lądowanie 17 stycznia 2020 roku samolotu T-45 Goshawk na lotniskowcu USS „Gerald R. Ford” z wykorzystaniem widocznej na pokładzie liny hamującej wchodzącej w skład systemu AAG. Fot. Ruben Reed ego/U.S. Navy

Wykazały one wszystkie zalety tego rodzaju rozwiązań, przede wszystkim w porównaniu do starszych katapult parowych. Już wykazano, że jest to przede wszystkim niezawodność, ale również pewne cechy operacyjne, związane przede wszystkim z możliwością dokładnej regulacji siły, z jaką wyrzucane są w powietrze statki powietrzne. Jest to szczególnie ważne w początkowej fazie katapultowania, gdy samolot rusza. Dzięki temu z dużą precyzją można regulować obciążenie podwozia, dostosowując je do rodzaju statku powietrznego i jego masy startowej.

Ważne jest również to, że stosując katapulty elektromagnetyczne można było zrezygnować z tradycyjnego systemu wytwarzania i magazynowania pary, co uwolniło znaczną przestrzeń pod pokładem oraz zmniejszyło zapotrzebowanie na wodę (co przyniosło oszczędności związane z energochłonnym odsalaniem). Dodatkowo przyśpieszono sam proces przygotowania do startu, dzięki czemu USS „Gerald R. Ford” może wykonać o 25% więcej startów samolotów dziennie niż lotniskowce typu Nimitz, angażując przy tym 25% mniej członków załogi. Już obliczono, że wykonując tą samą liczbę operacji jak na innych lotniskowcach, na nowym okręcie zaoszczędzi się nawet 4 miliardy dolarów w czasie jego pięćdziesięcioletniej służby. Do tego wszystkiego szacuje się, że tańsza będzie również produkcja i utrzymanie katapult.

W przypadku lotniskowca USS „Gerald R. Ford” pisząc o nowościach zasadniczo zawsze wspomina się o nowym radarze i przede wszystkim o katapulcie elektromagnetycznej EMALS. Ale ogromnym sukcesem technicznym dla Amerykanów było również wprowadzenie na tym okręcie nowego systemu wspomagania lądowania AAG. Różni się on przecież zasadniczo od hydraulicznych systemów hamujących typu MK 7, które są wykorzystywane na wszystkich dziesięciu lotniskowcach typu Nimitz

image
Nowej generacji system lądowania AAG wykorzystywany na lotniskowcu USS „Gerald R. Ford”. Fot. Naval Air Systems Command/Wikipedia

Przede wszystkim wprowadzono podobnie jak w EMALS kontrolę siły – z tym że w tym przypadku – siły hamowania lin stopujących. Było to możliwe ponieważ wprowadzono system spowalniający statki powietrzne oparty o silniki obrotowe z pochłaniającymi energię turbinami wodnymi. Wewnątrz tego układu zastosowano specjalną płytkę regulującą poziom generowanego oporu wody. To właśnie dzięki takiemu rozwiązaniu można obecnie dobierać parametry systemu odpowiednio dla wielkości i ciężaru przyjmowanego statku powietrznego.

Tak duża waga przywiązywana do kontroli siły startu i hamowania podczas lądowania wynika z ogromnego wpływu jaki oba te manewry mają na stan płatowca i urządzeń pokładowych (w tym uzbrojenia) statków powietrznych – zmniejszając ich zużycie mechaniczne.

Komentarze