近日，一張疑似殲-15戰機進行陸上彈射實驗的照片在網絡流傳，這可能是殲-15戰機進行電磁彈射測試的照片。海軍電磁專家馬偉明曾表示，國產航母電磁彈射系統已經贏得了下一代彈射器競標的勝利。這說明什麼？這意味著國產航母可能不使用蒸汽彈射器或者只是過渡性質的在一艘航母上安裝蒸汽彈射器，從而很快的進入電磁彈射時代，此舉堪稱又是一次跨越式發展，說是彎道超車一點不為過。說到廣為人知的航母彈射系統，那可是英美不傳之秘哦，前蘇聯就是被卡在蒸汽彈射系統上，才搞出來那種不倫不類的“滑躍式起飛”的航母，其研發難度可想而知。老高接下來就要好好解讀一下航母彈射系統的前世今生。
▲網絡上曝光了疑似殲15艦載機進行電磁彈射測試的最新圖
二戰之前的航母是不需要彈射系統的，當時搭載的艦載機都是螺旋槳戰鬥機，因為，那時的艦載機起飛重量小，起飛速度低，航母只要開到最大航速，有個一兩百米長的飛行甲板就可以保證戰機的成功起飛。到了五十年代，隨著噴氣式艦載戰鬥機的大量裝備，傳統直通甲板航母已經不能適應噴氣式戰機的高速度了，一旦噴氣式戰鬥機的尾鉤沒能掛住阻攔索，就會直接撞上前面的飛機，於是，就出現了另一塊斜甲板，現代航母可以在直/斜兩塊甲板上各安裝兩具蒸汽彈射器，因此最多能夠同時彈射四架艦載機。相比滑躍式起飛方式，它可以大大提升航母的作戰效率。
▲二戰時的直通甲板航母沒有彈射系統
蒸汽彈射系統是英國海軍航空兵後備隊司令米切爾於1951年發明的，後來，美國人又於1960年研製成功了內燃彈射器，並將這種彈射器安裝在“企業”號核動力航空母艦上。不過，這種內燃式彈射器不能令人滿意，所以“企業”號上除了裝備內燃彈射器之外，還裝備有蒸汽彈射器，最終蒸汽彈射系統成為了主流。
從概念上說，蒸汽彈射器只是一個大型蒸汽汽缸和一個蒸汽控制系統，將高壓蒸汽能量轉化為動能進行彈射。然而由於飛機結構強度上的限制，彈射器不但要有足夠的輸出功率，而且要把輸出功率準確控制在飛機可以接受的程度以內。
彈射的時候，儲備的蒸汽由彈射閥門釋放到彈射汽缸內，缸內壓力上升推動活塞前進。彈射閥門的另一個重要的作用是精確控制蒸汽進入彈射汽缸的流量變化，以此控制推力和彈射的加速度，以保證飛機結構不會超負荷。
當然這玩意兒可沒有講起來那麼簡單，前蘇聯就是因為沒有解決蒸汽彈射器上面的密封問題而最終沒有搞出一條使用蒸汽彈射器的航母。
▲安裝有四個彈射器的福特級航母
目前蒸汽彈射器已經相當成熟了，特別是美國C-13彈射器，連法國的戴高樂航母也裝備了。既然如此，為何還要費勁研發電磁彈射器？這是因為電磁彈射器有很多優點，首先是加速均勻且力量可控，隨著速度和氣缸容積的增加，過熱蒸汽的膨脹絕大多數能量用於蒸汽本身的加速和推動上了，而體積增加後氣體膨脹所需蒸汽的比例成立方關係增加。比如，美國C-13彈射器發射時最大過載可以達到6g，但是整個行程的平均加速度僅有2g多，也就是說，為飛機加速的後半段往往還沒有飛機自身的發動機加速快。
其次，電磁彈射器具有很大的能量輸出調節範圍，蒸汽彈射器的功率輸出依靠一個叫速率閥的東西，利用控制蒸汽流量的方式控制彈射器的功率輸出，機械的可調節性能輸出達到1：6差不多就是極限了，而電磁彈射的功率輸出是由電路系統控制的，從大功率民用變電的經驗可知1：100以內的變化是相當容易的。
再次，電磁彈射器可以和滑躍式甲板融合起來，而蒸汽彈射器卻沒有電磁彈射器的靈活，它不能彎曲，而電磁彈射器與滑躍式起飛結合後能增加飛機的載重量。如果將來中國使用電磁彈射器，並實用於遼寧號，便可使遼寧號能夠搭載更多無人機一類的機種，從而大大提升遼寧號的作戰能力。
最後，從使用上看，蒸汽彈射的長條開槽氣缸不但難以製造，而且維護非常麻煩，每次維護也需要上百名軍人，並且因為海上高鹽分且溼度極高，蒸汽彈射器的維護頻率非常高，每架彈射器完成500次左右的彈射就需要進行一次維護，而在幾次維護以後，就必須返回港口進行專業維護，在高強度持續作戰中，蒸汽彈射這個問題暴露無遺。
電磁彈射就沒有蒸汽彈射的問題，只需要足夠的電能，電磁彈射甚至可以無限次的執行彈射任務，雖然受限於艦載機飛行員和機體的限制，每天彈射效率最高也僅有160~240次，但也達到了10萬噸級航母的極限了。並且電磁彈射可以輕鬆調整功率，甚至能夠彈射僅有幾百公斤的無人機
電磁彈射器如此牛逼，作為技術控的中國軍工人自然也不能閒著，研製中國的電磁彈射器自然是理所當然，對廣大“吃瓜群眾”來說，最關心的問題就是咱們的電磁彈射器和老美的比到底孰優孰劣。其實和很多國產先進裝備一樣，我們有著後發優勢，根據中國電磁彈射之父——馬偉明的採訪原話，“美國目前是中壓交流，還處於第一代水平，差我們一代。(他們目前)才開始做預研中壓直流，要趕上我們是十幾年以後的事情。(一項技術)領先不領先，先進不先進不是自己說的，需要世界同行評價，標準是客觀存在的。”，我們不難看出使用直流系統的國產電磁彈射器在技術上就比使用交流系統的美國貨要先進一代！
此外，美軍的福特級雖然已經裝上了電磁彈射器，但是問題很多，最嚴重的就是電磁彈射不穩定。而中國的電磁彈射器在地面試驗中多次成功實現彈射殲-15重型戰鬥機，其穩定性已經得到了有關報道的證實。早在2015年，馬偉明就表示過，中國艦載機彈射起飛技術完全沒有問題，多次實踐都很順利，有信心運用到現實當中去。他的團隊利用飛輪儲能技術，加上艦船中壓直流系統，採用獨特方法，順利解決了電磁彈射時的儲能和瞬間放電問題，還有強大的電磁輻射安全問題，都得到了解決。實踐表明，國產電磁彈射器的結構簡單，其電力電子變換系統，控制系統都是在成熟技術基礎上發展而來，具有很高的可靠性。而且，國產電磁彈射器的設計也將更加緊湊，因為要安裝電磁彈射器的國產003型航母滿載排水量僅8萬多噸，所以它需要有效的利用艦上空間。
當然除使用了先進的關鍵技術，國產電磁彈射系統在整體設計上也有很多看點，首先，放棄了遼寧艦上那樣的輪擋，改而使用制動杆，這種方式對於不同起飛重量和主輪距的艦載機都適用，但對艦載機起落架和制動杆應力銷的材料強度要求非常高。制動杆在這裡的應用，充分說明國產新型電磁彈射器設計的完善與優越性，也是我國材料科技大發展的印證。其次，從照片中分析，中國電磁彈射器控制中心的體量較小，還採用了升降技術，最大限度的減少了對甲板運作的干擾，這樣雖然能夠減少對飛行甲板的干擾，但視野也更小。某種程度上來說，也是一種對航母甲板面積的妥協，很明顯是為了適應國產003型航母8萬噸的排水量。
▲紅色方框內即為配合新型電磁彈射器使用的制動杆，制動杆操作員手裡也拿著一具
根據軍媒透露的消息，國產003型航母滿載排水量超過8萬噸，由於動力限制將搭載3條電磁彈射器。可能搭載多達60架戰機，目前的主力艦載機仍是改進後具備彈射起降能力的殲15戰機，未來應該會由隱形艦載戰鬥機取代。目前中國的直-20，艦載機預警機等設備都已基本成熟，因此，003型航母在下水後可以在很短時間內形成戰鬥力，顯而易見，其戰鬥力將完全超過現役的遼寧艦。此外，由於電磁彈射器在調節功率方面的優越性，還可以實現無人機的上艦，這將大大提高人民海軍在戰術上的靈活性，有助於應對未來多變的國際局勢。
老高認為從遼寧號到003型，中國就是這麼一步一個腳印實現自己的強軍夢，國產電磁彈射器的橫空出世不是奇蹟而是中國人厚積薄發的必然結果！
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