陳春暉 周 倩

2017年4月26日，恰逢第17個世界知識產權日，中國首艘國產航母001A號正式下水﹔時隔一年，2018年5月13日，它又正式開始了第一次海試，在萬眾矚目下開啟了處女航。這一個個裡程碑事件見証了幾代中國人突破封鎖、披荊斬棘的自主研發之路。

眾所周知，航母是攻擊性的大型作戰平台，它的主力“打手”艦載機的起降是世界性的技術難題。這是由於航母的跑道長度隻有陸地的1/10(現役主力航母的可供艦載機著艦的跑道長度僅為90米至110米)，寬度連陸地的一半都不到，同時降落的難度又遠超過起飛,因為高速飛行的艦載機為了在降落失敗的情況下能夠安全復飛，降落時進場速度不降反升，如何在搖擺不定的航母上，讓加速的艦載機在極短的時間內迅速降速至零就成為一個棘手的問題，因此艦載機的降落又被譽為“刀尖上的舞蹈”。

基於此，艦載機的攔阻索應運而生。在航母飛行甲板后部間隔布置多根攔阻索，艦載機著艦時，尾鉤鉤上攔阻索，從而在短短數秒內迅速減速為零，並使滑行距離不超過百米。要真正實現“四兩撥千斤”的作用，對攔阻索的布置、精確控制以及材料提出了很高的要求，也成為航母的核心問題，備受各國關注。本文從專利的角度對航母上攔阻索技術的發展進行分析。

外先我追 各領風騷

攔阻索技術首先由英國發明，最初主要是利用攔阻物的重力，即在攔阻索的末端連接沙袋，在甲板上豎立塔架，滑行中的飛機拖拉纜繩使沙袋升高，將飛機的動能轉化為重物的勢能。進入噴氣式戰機時代后，這種重力式的攔阻裝置由於攔阻能量較低失去了使用價值，不過這種橫跨甲板布置攔阻索的方式和攔阻原理一直沿用至今，成為各國航母攔阻裝置的標准配置形式。截至目前，已經先后研發了重力式、制動式、液壓式、液壓緩沖式、電磁式等多種類型的攔阻裝置。

筆者通過在德溫特世界專利索引數據庫（DWPI）、中國專利文摘數據庫（CNABS）等專利數據庫中進行檢索，發現截至目前涉及攔阻技術的全球專利申請共1068件。其中，美國是最大的專利申請國，其專利申請量(301件)遠超其他國家，位居第一，其次為中國（170件），專利申請量排名靠前的還有法國、英國、烏克蘭和瑞典等國，這與這些國家的軍事實力以及航空、海洋工業的發展狀況是密切相關的。

通過對近百年的專利申請情況進行分析，可以發現，在世界范圍內，飛機攔阻技術的發展經歷了兩個高峰。第一個發展高峰出現在上世紀50年代至70年代，這一時期的專利申請多為英國和美國的專利申請，年申請量從上世紀50年代之前的零星幾件迅速增長至幾十件，年申請量的峰值出現在1967年（年申請量為47件），這一時期專利申請量的大幅增長可能主要是由於二戰后各國對軍事工業的重視以及航空和海洋工業的快速發展，專利申請也主要集中在改進軍機、民機在甲板或地面上的攔阻技術。隨后由於攔阻技術的相對成熟以及出於嚴格保密的需求，專利申請量明顯減少。直至2000年之后，專利申請又迎來了第二個發展高峰，年專利申請量又升至40件至50件。這一時期的專利申請多為中國專利申請，國外的專利申請趨勢較為平緩。國內的專利申請主要聚焦在高精尖的電磁攔阻技術以及無人機(UVA)的定向攔阻上。

電磁阻攔 未來之勢

當前服役的航母多使用液壓緩沖式攔阻裝置，其是利用滑輪緩沖裝置充分消減艦載機挂索的鋼索張力峰值，消除因滑輪轉速不同而引起的鋼索振顫。不過該系統依然存在一些短板，如結構復雜、體積較大、攔阻力量難以精確控制等。針對上述問題，新一代的電磁攔阻系統得以發展，它可以根據艦載機的不同，自動設定攔阻索的張力峰值，精確地控制尾鉤負載及艦載機在甲板上的停留位置。和液壓攔阻索相比，該系統的調節精度和工作效率有很大提升，有助於延長艦載機使用壽命。

中國關於艦載機攔阻裝置的研究起步較晚，可查的最早的專利申請提交於2009年，但是在電磁阻攔方面，近些年卻突飛猛進，中國使用了軍事強國約五分之一的時間，將攔阻技術提高到了世界先進水平。截至目前，中國共公開了88件關於艦載機攔阻技術的專利申請。這些專利申請主要分布於清華大學天津高端裝備研究院、北京理工大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學、上海工程大學等科研機構以及濟南環太機電技術有限公司等公司。

例如，清華大學天津高端裝備研究院提出了一種基於永磁電磁混合制動的航母攔阻系統（CN107117326A），其通過調節永磁體工作個數和線圈電流大小改變磁場強度，從而達到調節攔阻索力的大小，且利用循環水冷卻裝置散熱，散熱效果良好。北京理工大學提出一種直升機著艦系統（CN106043728A），其電磁裝置包括圓柱形金屬芯和纏繞在金屬芯外側的多匝無絕緣皮的導線圈，電刷與導線圈電連接，通過改變電刷的位置來改變通電線圈的匝數，從而控制電磁裝置與電磁鐵之間磁場力的大小。濟南環太機電技術有限公司提出一種變矩電磁阻尼式航母艦載機著艦攔阻器（CN105584638A），通過在同軸雙槽絞盤上纏繞直徑的變化所產生的轉速和扭矩的變化，控制攔阻索的釋放速度和阻尼牽引力矩，通過智能控制器控制電磁制動器對攔阻索的釋放。

綜上可見，盡管我國在艦載機攔阻領域起步較晚，但發展非常迅速。尤其新一代的電磁攔阻技術取得了非常可喜的進步，已經位居世界前列，一旦成熟，有望應用於未來的國產核航母上。我國的電磁阻攔專利申請主要集中在永磁電磁混合制動、電磁攔阻器的安放位置、電磁阻尼裝置的內部結構等方面，在艦載機攔阻力的動力學變化規律、其與電磁控制之間的精確關系、攔阻材料的選擇與性能之間的精細化調配方面還有待加強。此外，在近8年間，中國申請人提交的專利申請中還出現了數量較多的個人申請（約佔申請總量的一半），個人申請人地域分布非常分散，遍布12個省份。筆者認為，從長遠發展來看，相關領域知識產權的研究和布局還有待進一步加強和整合，以推動攔阻技術的統籌協調發展。（岳之軒）

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