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「澳客必发指数网」我国双航母用滑跃甲板,003用先进电磁弹射,为何抛弃蒸汽弹射?
作者:匿名   发布时间:2020-01-11 08:33:42


「澳客必发指数网」我国双航母用滑跃甲板,003用先进电磁弹射,为何抛弃蒸汽弹射?

澳客必发指数网,【每点新防务(948期)·11月20日】:这几天大家在看到我国首艘国产航母奔赴三亚的消息时,肯定激动异常吧!毕竟期盼了多年的海军“双航母”远望即将达成,再加上正在加班加点赶工的003,看来我国的航母这几年也将迎来“下饺子”高峰!但反观太平洋对岸的美国,最新一代号称“蓝星第一”的福特级航母首舰“福特”号,自从2年多前服役后,直到现在还在港口“趴窝”,浑身毛病难以正常服役。

其中尤数“黑科技”满满的“电磁弹射系统”问题最大,但在反复修了这两年后依旧没有痊愈,甚至连总统都威胁着要美国海军换回“蒸汽弹射器”。难道“蒸汽弹射器”果真比“电磁弹射器”要好吗?我们今天就来详细盘点一下二战后航母主要使用的三种舰载机放飞方式,来仔细对比一下美国总统这个决定是不是在“闹着玩”!

二战后,蒸汽弹射器成为了世界主要航母所采用的的一种舰载机放飞方式。而之所以采用这种放飞系统,就在于二战后喷气战斗机发展迅速,战斗力惊人。所以以美英为首的国家在建造航母时,纷纷配置了大量喷气式舰载机,但是这种舰载机的重量远比二战时期的舰载机重,已经无法使用自身动力和老式弹射器放飞了。

于是在1951年英国的柯林‧米切尔中校提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上,进而发明了可供航母弹射放飞舰载机使用的蒸汽弹射器。蒸汽弹射器从牵引舰载机放飞的形式上可分成两种:“拖索式”和“前轮牵引式”。前者是以钢索将舰载机挂载于滑块上,再以其快速向前移动,将飞机沿着甲板上的轨道拖曳加速,进而起飞;后者则是将飞机前轮上的弹射杆挂载于甲板上弹射器的滑块中,经由弹射的拖曳达到加速之效。后者比前者省下大量的人力,弹射时间也更短,但舰载机需要经过专门设计,目前这种弹射法为主流。

美国海军现役的“尼米兹”级航母,全部10艘采用的都是这种“前轮牵引式”的蒸汽弹射器,即c-13型蒸汽弹射器。虽然蒸汽弹射器具有技术成熟度高的优点,可是蒸汽弹射器造价昂贵,在设计、制造和安装上均十分复杂,平时维护保养也非常费工夫,还有占用航母空间过大和过重(以尼米兹级来说,4部蒸汽弹射器重量就有2280吨,体积则有2265立方米)。

一般大型航母上都有2部以上的蒸汽弹射器,可以在2秒内将飞机自0加速到每小时185公里,大约每60秒即可让一架飞机升空。目前世界上只有美国的c-13型蒸汽弹射器准备在航母上使用,甚至连法国海军的“戴高乐”核动力航母也是向美国购买的此型号。

这种航母舰载机放飞方式,依旧是由英国的道格拉斯‧泰勒所发明,并最早于1970年代应用在英国建造的3艘无敌级航母上。滑跃甲板的工作原理为:舰载机沿着甲板进行滑行加速时,经由向上抬升约4至15度的飞行甲板获得正轨迹角、俯仰角速度和一定的初始高度。

滑跳起飞和弹射起飞相比较的优势是成本低、技术简单和甲板人力少;缺点是舰载机的载重比弹射放飞的舰载机要轻(载重中包括油料,影响其航程),也会降低飞机离舰速度、增加起飞所需跑道距离、起飞时需额外加速,使得飞机要耗更多油,导致飞机作战时间较短、起飞效率也比弹射起飞低。

这种起飞方式往往很难让舰载机满载起飞,限制了载油量和航程。在舰载机驶入滑跃甲板时,前起落架也会受到此处上翘甲板较大的反向力,对前起落架的要求较高。此外这种放飞方式使得在前甲板2个105米短起飞点的舰载机,无法挂载更多的弹药与内油,作战性能和距离会受到较大影响。

这样的硬件限制,使得航母如果在实战中需要舰载机执行长时间空中警戒或远挂载重型弹药进行对海打击时,将会受到极大制约!但是这种“先天缺陷”,也是可以通过后天技术手段来弥补的。比如我国的“辽宁号”与刚刚奔赴三亚的首艘国产航母,都在前甲板的2个短起飞点之外,在甲板中部又新增了一个195米的长起飞点。从该点起飞的歼-15舰载机,将可以在15节的甲板风条件下,达到最大33.5吨的起飞重量;而在滑跃甲板放低到12度的国产首艘航母上,歼-15的最大起飞重量还会有所提高!

但不管怎么说,滑跃甲板这种技术虽然现在还有英国新建的“伊丽莎白女王”级航母再用,可是他们主要的舰载机是f-35b,具备短距起降和垂直起降能力,所以其滑跃甲板的最大用处只不过是放飞需要满载弹药的f-35b而已,这也是依靠舰载机拥有灵活起降能力来淡化滑跃甲板的先天劣势。可是,我国与之相比就不能如此操作了,毕竟我们没有垂直起降舰载机,并且未来舰载机都在向“一机多能”发展,舰载机的重量只会越来越大,所以对起飞最大重量敏感的滑跃式与蒸汽弹射式都将不是我国的考虑范围了。我们将会选择与美国一样的——电磁弹射器!

在美国海军在2009年开始建造新一代“福特”级航母首舰时,曾经骄傲地向世界宣布:该级航母将采用世界上首套舰载机电磁弹射系统,将与“先进拦阻系统”一道,将现役“尼米兹”级航母的舰载机出动率峰值120次,大幅提升到每日160次!但在福特号于2017年“被”服役后,其电磁弹射系统与先进拦阻系统就一直状态不佳,故障率远超设计值数百倍,根本难以参加实战,直到现在都在持续改进中,这是美军又一次替我们“淌了雷区”!

其实电磁弹射器的工作原理并不复杂:电磁弹射器的主要部件是一套直线电动机,利用强大电流通过线圈产生的磁场推动滑块高速前进。但从世人皆知的理论转化成可以产生将45吨物体加速到130节高速的电磁弹射器,公开信息还是在2010年底由美国通用原子公司正式测试成功的。但这套系统因为美国海军为了赶“福特”号的工期,这套史无前例的“黑科技”,竟然在没有建设陆基全尺寸测试平台、也没有进行充分测试的情况下,于2013年5月8日将世界上第一套电磁弹射器安装到了建造中的福特号核动力航空母舰上。

电磁弹射器有一套独立的控制系统。利用霍尔效应,检测系统的运作,精确地控制弹射速度。由于这套系统能让加速度更稳定,使得弹射系统对航舰甲板造成的损伤也更小,使用的可靠性更高。相较于传统的弹射器,电磁弹射器的重量更轻,只有20吨左右。而且占用的空间更小,运作需要的人力也更少,可靠性也更高。

电磁弹射器最大的优点在于其加速度可以精确地控制。针对重型的战斗机和小型的无人机,可以调节不同的加速度,以适应其不同的起飞速度要求;另外电磁弹射器的最大弹射功率能够达到122兆焦耳,而传统的蒸汽弹射器功率只有95兆焦耳。相较之下,电磁弹射器的功率足足多出了29%。其次,电磁弹射器能量利用率也高出了5%。

而我国在电磁弹射器这种所谓的“黑科技”方面的研究,其实与美国的差距并不明显,甚至还要超过他们。这在之前央视报道的马伟明教授的科研成果时曾经说过,而且电磁弹射的控制技术在工业及信息领域有大量的方法可以借鉴,如矢量控制技术、直接转矩控制技术、工业总线技术及计算机技术等等。所以我国攻克并应用、完善电磁弹射技术根本不存在无法逾越的障碍。并且先前我国军事专家也透露,几年前我国陆基电磁弹射器就经过了上千次测试。按照这样的技术进展,网上流传我国003就要安装3-4部电磁弹射器的消息,大体还是可靠地。


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