電磁彈射器的彈射車為什麼要用鋁製成?

閆孫

作為蒸汽彈射器的替代者,電磁彈射器在誕生之時就表現出了更高的效率以及更靈活的使用方式。和所有的武器裝備一樣,電磁彈射器在項目的後續階段也需要進行不斷的測試才能最終投入使用,而其中,最重要的一項測試項目就是彈射和艦載機等同重量的鋼製道具車來測試電磁彈射器的可靠性以及功率。但是需要提及的是,雖然彈射測試的道具車使用了大量的鋼以達成和艦載機一樣的重量,但是彈射器的結構部件卻都是由鋁進行製造的。

相比鋼,鋁合金在耐熱性上要略遜一籌,但是在結構密度和彈射慣性上,鋁合金在運用時卻有著無可比擬的優勢。說到結構密度和彈射慣性,就要了解彈射器工作的方式。和蒸汽彈射器不同,電磁彈射器雖然可以控制彈射功率,但是由於是直流電源,所以在彈射時電磁彈射器的慣性是遠遠高於蒸汽彈射器的,而鋁合金在彈射過程中表現出來的摩擦力減小就可以很大程度的避免彈射功率較大而造成的彈射器壽命損失,並且鋁合金構件在完成一次彈射活動之後,復位的過程也要比鋼製構件要快很多。

此外雖然鋁合金的耐熱性比較差,但是在散熱性上鋁合金卻要比鋼製構件好太多。在電磁彈射器的彈射過程之中,除了供電量上的彈射次數限制,就只有彈射器的結構溫度過高才會導致彈射任務暫時停止。也就是說,電磁彈射器的實時溫度將會決定著艦載機出動的頻率。使用鋼材料的話,由於散熱性較差,可能在一個梯次的彈射任務結束以後,電磁彈射器就會發生結構故障,所以使用鋁合金來構成電磁彈射器的導軌和轉子是非常有必要的。


浩漢防務論壇

電磁彈射器是目前主流也是最前沿的彈射器發展方向,像美國海軍服役的新一代福特級超級航母,就採用了電磁彈射器,相比於傳統的蒸汽彈射器,電磁彈射器能夠彈射的飛機種類齊全,從幾噸的無人機到幾十噸的有人機都可以從容彈射,而且在彈射效率和速度上都要比蒸汽彈射器更好。

電磁彈射器以電磁力為動力源,不僅結構簡單、體積小、重量輕,能夠大大減少艦上佔用空間,而且無需提前預熱,可以應付各種緊急情況;其彈射力量從初段到末段始終如一,可讓艦載機比蒸汽彈射器多載重8-15%;所需的維護工作量和操作人員則要比蒸汽彈射器減少30%;推力輸出可以精確控制,適合種類更多的艦載機,特別是未來的無人機上艦。

目前福特級航母雖然已經裝備並服役於美國海軍,在去年服役後的第一週後就進行了首次實戰工況下的彈射,意味著美國海軍裝備研發的電磁彈射器已經具備初步的作戰能力。

在服役前進行過多次的彈射試驗,無論是陸地試驗還是實艦測試的新聞都是滿天飛。


福特級航母在進行電磁彈射器測試的時候採用的道具車是鋼製的,而且是一輛重達36噸的鋼製道具車,36噸的重量要比美國海軍裝備的F/A-18超級大黃蜂和即將裝備服役的F35C的最大起飛重量高五六噸,剛好滿足現役和後期的升級後增加的重量。

雖然彈射測試的道具車是鋼製的,但是整個電磁彈射器的結構件卻大量採用了鋁製部件,首先電磁彈射器的直線電機的動子(相當於傳統電機的轉子)U型筒是採用鋁製的,還有采用鋁製部件的有電儲能模塊、循環變換器、電樞電流器(也就是彈射小車動子)和冷卻系統大部分都是鋁製的。

像上圖中顯示的一樣,電樞電流裝置和導軌之間在彈射時必然會有摩擦,而採用鋁製部件既可以減少摩擦力,而且鋁筒的質量很輕,遠遠小於傳統的蒸汽彈射器的鋼製活塞,質量更輕慣性也就更小,在彈射完返回的時候也比較容易,彈射完的減速導軌的長度也可以大幅度縮短。


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