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降落，是航母体系所有运作能力的基础和核心。
这两天坐着看舰载机落在航母上，问题是一个接着一个，今天咱们就简单说说光学助降系统。
话说咱们驾驶着舰载机，在高空中看到了一片树叶，第六感告诉我们那就是我们的下一站：航母。这个时候舰桥上负责飞行指挥控制的工作人员，要确定舰载机尾钩和起落架都已放下，光学助降系统准备完毕，才能引导舰载机进行着舰作业。
辽宁舰上装备的菲涅尔光学助降系统
这个安装在航母左舷中部、由五个方形灯箱组成的光学设备，就是光学助降设备——菲涅尔透镜，这个类似于“红绿灯”的装置能够发出一种在特定角度才能观察到的直线型光束，引导飞行员按照预定下滑航路接舰。舰载机接近航母的下降阶段，必须严格遵守正确的下滑角。
辽宁舰上的助降系统
话说这个类似于“舞台灯光”的光学助降设备有多大作用呢，给大家看一个对比图，大家就明白了：
夜间与昼间美舰载机降落视角
1981年“尼米兹”号的一次重大事故，就是一架EA-6B夜间进场后因降落过程中出现偏差，一头撞进F-14机群里面，引起大火，结果损失和报废将近20架飞机。
菲涅尔助降系统是各国常规起降航母的基础降落系统：
菲涅尔助降系统
菲涅尔助降系统设在航母中部左舷的一个自稳平台上，以保证其光束不受舰体左右摇摆的影响，下面可以看清菲涅尔助降系统在美军航母上的位置：
辽宁舰的助降系统所在位置，这个角度更直观一些：
菲涅尔助降系统向降落的舰载机投射出由数种颜色组成的可见光通道；不同的区域由不同的颜色组成，以利于飞行员识别。
飞行员可以根据看到的颜色来判断自己是否被允许降落，以及自身的高低、左右偏离程度；并不断的修正飞机的飞行姿态和轨迹，保证飞机始终处于最合理的下滑轨迹上，最终成功着舰。
菲涅尔助降系统使用规则
这个规则估计对于“直观学机械”微信公众号的绝大部分读者是没有用处的，但是我知道你们肯定好奇，咱们就说一下它是如何给飞行员传递信号的。
1952年，英国海军军官古德哈特拿出了一件法宝——光学凹面镜助降系统。说起来也挺巧，某天他在办公室看到了女秘书，对着镜子涂抹口红，他突然意识到，如果在航母上安装一面“镜子”，是不是可以解决喷气式战机降落的难题呢？于是就诞生了大名鼎鼎的凹面镜助降系统，它主要由许多白色灯泡组成，在凹面镜的边缘加装准绿色基准线，然后驾驶员驾驶飞机保持白光视平线对准绿色基准线，完成降落。凹面镜也可以通过调整，以适应不同种类的飞机所需要的不同入场角度。
后来，军事技术人员又研制出一种称为“菲涅尔”的透镜光学助降装置。由于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。若太靠前，飞机会冲出甲板掉入大海；若太过后，飞机又可能与航空母舰的艉部相撞。真可谓前不得，后不得，旦有毫厘之差就可能酿成大祸。
它由4组灯光组成，主要是中央竖排的5个分段的灯箱，通过菲涅尔透镜发出5层光束，光束与降落跑道平行，和海平面保持一定角度，形成5层坡面。
每段光束层高在舰载机进入下滑道的入口处（距航母0.75海里）为6.6米，正中段为橙色光束，向上、向下分别转为黄色和红色光束，正中段灯箱两侧有水平的绿色基准定光灯。
当舰载机高度和下滑角正确时，飞行员可以看到橙色光球正处于绿色基准灯的中央，保持此角度就可以准确下滑着舰。
如飞行员看到的是黄色光球且处于绿色基准灯之上，就要降低高度；如看到红色光球且处于绿色基准灯之下，那就要马上升高，否则就会撞在航母尾柱端面或降到尾后大海中。
在中央灯箱左右各竖排着一组红色闪光灯，如果不允许舰载机着舰，它发出闪光，此时绿色基准灯和中央灯箱均关闭，告诉飞行员停止下降立即复飞，因此被称为“复飞灯”。复飞灯上有一组绿灯，叫做切断灯，它打开即是允许进入下滑的信号。
接下来这个视频更能详细的给大家讲解这种“灯光秀”：
全天候自动着舰系统
白天容易，夜晚难。起飞容易，降落难。
印度米格-29K夜晚起飞
歼15夜晚起飞
夜间降落就相当危险，可以说是与死神为伍，但夜间降落也是航母是否具备战斗力的要素之一。
歼15夜晚降落
舰载机夜间着舰时，机舱外什么都看不到，因此主要凭借机舱仪表显示的信息进场着舰，这个时候飞行员要充分相信仪表。
如果是晴空万里，能见度极佳，那么飞行员就能在更远的距离上看见菲涅耳助降系统的灯光。而一旦碰上大雨、浓雾这种天气，灯光的衰减就会变得非常厉害，对飞行员的操作准确性要求就变得极其苛刻；极端情况下，舰载机甚至根本没有办法接受到菲涅耳光学助降系统的引导。
能见度为0
除了菲尼尔透镜助降，还有激光助降系统，上方色块代表下滑路，下方代表甲板对中光路：
激光助降系统，“艾科尔斯”（ICOLS: Improved carrier optical landing system）的光学信号通道，原理和菲涅耳系统基本是一致的，但作用距离是前者的2.5倍
还有一种是仪表着陆系统（ILS）模式，在仪表着陆系统（ILS）模式下，舰载机离航母1200米时，若能见度良好，飞行员可以看到光学助降系统的提示的话，飞行员则可根据菲涅尔光学助降系统的提示进行着舰。这种夜间着舰引导是最常用的一种。
在仪表着陆系统模式下，将水平杆与垂直杆形成的十字架对准操纵环中心即可平安着舰
而随着技术的发展，航母上又出现了全天候电子助降系统、助降雷达，并在飞机上安装了相应的终端。
当飞机准备着舰的时候，飞机的信息会进入航母指挥室里的着舰窗。航母上的雷达就会捕捉到准备着舰的飞机的所有飞行参数，包括速度、高度、下滑角度和曲线等。然后航母上的雷达和无线电信息，就会算出航母的行进速度、海浪的颠簸程度，马上得出飞机着舰的下滑角、下滑曲线等数据，再传回至准备着舰的飞机上。
飞机按照这些数据进行着舰，从而实现全天候盲降。
而美国的全天候自动着舰系统（ACLS）理论上可以使舰载机在无需飞行员操控的情况下进行全天候盲降。大概原理是：舰上的精确跟踪雷达首先测算出舰载机的位置和下滑信息，并消除舰体摇摆的影响，计算出一条理想的下滑轨迹。
然后航母将下滑轨迹发送至空中的机载接收设备，该设备与飞机控制系统耦合，可根据实时传输的数据控制飞机调整姿态和油门，最终降落在甲板上。
美军舰载机在能见度极低的情况下完成全自动着舰
第一次夜晚夜间着舰什么感受？
前美国海军飞行员Jim"HORNIT" Campisi(有250次以上的着舰经历)谈一次难忘的着舰: 第一次夜间着舰很难描述,你在一片如黑色天鹅绒的"真空"中下降,紧张地尽可能快的锁定下滑道和"肉球"(chen:美军对freinier光学辅助着舰系统的俗称)。那种精神与技术的高度集中的程度很多人永远都不会体会。你所注意的就是如果你的调整超过了一次或俩次,你就没有机会再去作了,结束了(或者你死了)。不一会,我关掉发动机,肾上腺似乎要花费几分钟才能消失,我的腿抖的厉害以致于不能爬出机舱。但是天哪。。。那是一种什么样的满足感:你操纵着30000磅东西降落在海浪中的700英尺(210米)长的光滑钢板上。你操纵你的机器完成了所有飞行中最具挑战性的动作。
高海况下的美军航母：
对于舰载机飞行员来说，每次起降都是一次生死考验。相比其他飞行员，舰载机飞行员堪称精英中的精英，无愧“空中骄子”这个称号。
参考文献：
[1]了不起的中国制造：这可能是全世界最贵的一根绳：舰载机着陆拦阻索
[2]军武次位面：中国再添“空中骄子”！舰载机飞行员的培养到底是有多难？
[3]侯知健：中国航母可在短期内提升战斗力：用激光照射飞行员眼睛，辅助降落
[4]中国军视网：揭秘航母甲板上最重要的装置：它与飞行员的生命紧紧“锁”在一起
[5]军武次位面：首曝！辽宁号夜间起降歼15，未来将自动着舰｜军情晚报
[6]科大烽火：现代航母全靠英国的三大发明：斜角甲板，光学助降和蒸汽弹射器
[7]国防军事：航空母舰上的光学助降系统能让战斗机降落的更稳
本文转载自公众号：直观学机械