為何不能在陸地鋪設電磁彈射跑道,彈射起飛戰鬥機?

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當然可以啊,在陸地鋪設電磁彈射跑道不存在技術上的制約,而且不論是蒸汽彈射器還是電磁彈射器在上艦之前都是在陸地上進行研發和測試的,只有通過在陸地上成功實施戰機彈射才具備應用到航空母艦上的條件。使用彈射器彈射升空的飛機不需要長達數百米甚至上千米的跑道,我們以C-130“大力士”戰術運輸機為例,當載荷為10噸時需要在跑道上滑跑1200米才能達到起飛速度,而在航母上彈射起飛時只需要滑跑200米就能升空。很顯然彈射器能明顯降低飛機起飛時的滑跑距離,優勢如此明顯但是陸地上卻很少見到為戰鬥機在跑道上鋪設彈射器的現象,這是為什麼呢?我們從以下兩點來展開分析和對比。


▼下圖為正在從航母上用彈射器彈射起飛的C-130“大力士”運輸機。

第一、航母不會因為安裝了彈射器而提高飛機出勤效率

決定航母艦載機出勤效率的因素並不是能放飛多少戰機,而是能回收多少戰機。很多讀者一直身陷在一個誤區當中不能自拔,即航母彈射器彈射艦載機升空的數量是無限的。事實並非如此,決定艦載機升空數量的因素是航母對已升空的飛機的回收能力,而決定艦載機升空波次的因素則是航母上的停機坪數量。也就是說航母能在同一時間段讓多少艦載機著艦降落,彈射器就能彈射起飛多少艦載機;航母甲板上有多少個待飛停機坪,彈射器就能在同一波次中彈射多少架艦載機升空。


▼下圖為美國“福特”級超級航母,它的甲板上一共擁有24個待飛停機位,這就意味著該型航母一個波次放飛艦載機的能力為24架,相當於我國一個空軍團的戰鬥力。

假設某型航母艦載機搭載能力為96架,甲板上有24個待飛停機坪,那麼該型航母彈射器一個波次的彈射能力就為24架,兩個波次則為48架,而這48架就是該型航母放飛艦載機的最大能力!它並不能一次就全部放飛90架。


這是因為航母甲板上三個起飛點的彈射器每放飛三架艦載機平均耗時5分鐘,當彈射器分8次把第一波24架艦載機全部彈射升空以後就已經過去了整整40分鐘,對於最先升空的頭三架艦載機而言,它們在空中盤旋等待其它飛機起飛的時間就已經佔據了其滯空能力的1/4,假設飛行到攻擊目標的距離也需要1/4的滯空時間,那麼當艦載機完成攻擊並返航至航母編隊所在海域時油耗已經接近警告紅線,如果此時甲板上還沒有清空,艦載機將在燃油耗盡後墜海。


▼下圖為正在使用彈射器彈射升空的艦載機戰鬥機。

待第一波艦載機全部回收完畢後,第二波艦載機也已經返航到航母所在海域,這時候航母上的甲板也不能進行放飛作業,所有工作都以回收返航艦載機為核心開展。假設每回收一架艦載機平均需要3分鐘,那麼光回收艦載機的時間將不低於72分鐘,這就意味著從回收第一波艦載機中的第一架開始到回收第二波最後一架艦載機一共耗時144分鐘,在此期間航母是不具備放飛艦載機條件的,就連直升機就放飛不了,只有等48架作戰歸來的艦載機全部入庫以後才能再從機庫內放出其餘的艦載機。可見只有一條著艦降落跑道的航母並不會因安裝有彈射器而提高飛機出勤率。


▼下圖為正在著艦降落的艦載戰鬥機,艦載機降落時甲板上是不能進行任何與回收飛機無關的工作的。

第二、滑跑起飛的路基戰鬥機基本不受場站的起降環境制約,戰機出勤效率遠遠高於彈射起飛的艦載機

我們就拿第二次世界大戰中的“霸王行動”來例舉吧,在登陸部隊開展諾曼底搶灘登陸戰之前,盟軍就已經派遣空降兵空降到德軍後方實施襲擾,參加空降作戰行動的部隊分別是美軍第82空降師、第101空降師和英軍第6空降師,總兵力35000餘人,分別乘坐美軍第9運輸機聯隊和英軍的2個運輸機大隊的1800架C-47運輸機和1200架由C-47運輸機牽引的滑翔機實施敵後空降。


▼下圖為盟軍實施空降作戰的龐大待飛運輸機群。

運輸機分別在英國南部的15個機場出發,每個機場平均起飛100餘架,每個波次起飛50架,每個波次的每架飛機平均起飛用時為1分鐘,當第一波次的750架飛機全部升空時僅用不到1個小時的時間。當第三波牽引滑翔機的350架運輸機全部升空時第一波運輸機已經開始著陸降落(空降距離200—250公里),並加載燃油、裝載火炮、彈藥、車輛、坦克等物資和裝備,準備實施空降補給行動,三個波次的兵力投送以及後續的多波次物資投送都實現了無縫連接,這種效率是航母望塵莫及的。


▼下圖為飛行員視角下同時進入滑跑狀態的C-47運輸機群。

路基飛機的高效率同樣取決於機場對飛機的回收能力,一般空軍場站都設有2~3條跑道,大型場站甚至會設立4條以上的跑道,戰機的起飛和降落可以在不同的跑道錯開,因此起飛和降落並不產生相互制約,這是其一;其二,場站裡的所有停機坪都可以作為飛機發動機試車和預熱場地,不像航母那樣只有對著海面的停機位才能啟動發動機進行機試車和預熱,因此大大節省了起飛準備時間;其三,路基場站的起飛跑道可以同時起飛多架飛機,不需要航母彈射器彈射起飛那樣每3架為一批逐架放飛。


▼下圖為正在排隊起飛的C-47運輸機群,它們的引擎已經全部啟動,只要前面的飛機進入滑跑狀態,後面的飛機即可鬆開剎車跟上開始滑跑起飛。

就像上述提到的諾曼底空降行動,所有C-47運輸機都是整齊排列在跑道上,起飛命令一旦下達,所有戰機將在間隔1分鐘之內排隊升空直撲目標空域,不需要在空中盤旋等待其它戰機組成編隊而浪費時間;而降落也是同樣的道理,它飛它的,我降我的,雙方互不干涉,因此可以達到無縫連接的效果。試想一下,如果僅僅是為了降低滑跑距離而在跑道上鋪設彈射器,那麼等彈射完1800架飛機時恐怕第一波升空的750架飛機燃油已經耗盡,而第三波的那350架還在等待彈射。


▼下圖為牽引滑翔機的英軍C-47運輸機開始升空,如果採用彈射去彈射起飛,這些飛機時做不到牽引滑翔機起飛的,因為滑翔機也需要才滑跑中獲得升力。

綜上所述我們可以得出這樣的結論:陸地不能鋪設彈射器彈射起飛戰機,這裡所說的“不能”並不是技術上的不能,而是戰術上沒有需求的不能。對於路基戰機而言,在跑道上鋪設彈射器實施彈射起飛是一件畫蛇添足和事倍功半的蠢事,對於空軍作戰部隊而言沒有一絲價值可言。如果要達到降低滑跑距離、縮短跑道長度的效果,那麼機場不但需要在跑道上鋪設彈射器,而且還需要加裝阻攔降落系統,原本能同時放飛一個團24架戰機的機場就變成一個波次只能放飛8架艦載機的航母了。最關鍵的是鋪設彈射器以後的縮短版跑道可以彈射升空諸如C-130“大力士”這樣的中型運輸機,卻不具備將其回收的功能,那麼是不是說駕駛運輸機的飛行員在完成任務以後需要棄機跳傘呢?很顯然,不論跑道上鋪設的彈射器類型是傳統的蒸汽彈射器還是先進的電磁彈射器都沒有任何意義,同時還會制約戰機戰鬥力的發揮,成為累贅了,所以沒有任何一個國家的路基空軍會在跑道上鋪設彈射器;換言之,如果航母能造得足夠大的話,連海軍都不會在航母上在使用彈射方式放飛艦載機和使用阻攔系統拉停著艦降落的飛機,彈射器和阻攔系統將會被淘汰,沒有人喜歡這些玩意。


▼下圖為網友YY出來的未來100萬噸級巨無霸航母,它的跑道長度甚至能滿足大型運輸機起降,因此不再需要彈射器和阻攔系統,只有這樣的航母才能擁有與陸地機場那樣的戰機出勤效率。


兵器知識譜


歷史小挖客說:是個好問題!小挖客親手做過無人機用的彈射器,深有體會!題主的意思應該是機場是戰時重點打擊目標,如果採用航母上的彈射器,讓飛機能短距起飛,戰時應急能力大大提高!陸地機場還真有裝彈射器的,如下圖,但主要是為了測試海軍艦載機,不是給普通空軍飛機用的,陸地機場大量採用彈射器得不償失。慢慢道來。

首先,飛機不允許

空軍現有的飛機,都沒有考慮彈射起飛。只說一點最容易理解的:彈射起飛要在短短100來米把飛機加速到起飛速度,飛機要承受很大的力,而且這個力要由起落架傳到飛機的主結構,所以飛機結構尤其是起落架部分要大大加強。但這樣一來要增加不少重量。以能彈射起飛的F-18“大黃蜂”為例,曾經有一款F-18L陸基型,如下圖注意前輪是單輪,準備用於外銷,比能彈射的F-18C型(空重10噸)輕了足足2噸(當然這2噸不僅僅是為了彈射)!性能也有大幅提高,後來賣不過F-16才沒有繼續發展。

所以,以美軍例,空軍的F-15、F-16要能彈射,必須大改!這也還罷了,空軍那些大飛機怎麼辦?E-3預警機、加油機、C-17運輸機、B-52轟炸機……也彈射嗎?這可就不是增重那麼簡單的了!當然,題主提到只是戰鬥機,說明是經過思考的。

其次,彈射器有自己的不足

空軍戰鬥機型號這麼多,用多大的彈射器呢?小挖客拿無人機做個例子,彈7公斤無人機的彈射器和彈15公斤無人機的彈射器,長度、重量就差了好幾倍!美國空軍F-16空重只有10噸,但重型的F-15E有30噸以上,安裝多大的彈射器合適?如下圖美軍的電磁彈射器,看這個頭!也只能彈幾十噸重的飛機呢。當然,題主說只是戰鬥機,可以照搬航母上的彈射器,但第二個問題又來了,出動率受嚴重影響!

彈射器需要能量,也就是說彈一架飛機出去,彈射器要蓄能,如果用蒸汽彈射器,要有產生蒸汽鍋爐,彈一架壓力下降以後,要等壓力再上來才能再彈第二架。以美國核動力航空母艦為例,連續彈射10來架飛機,鍋爐的壓力下降嚴重,要等上一陣子才能繼續彈!電磁彈射器好一些,可同樣要依賴超級電容等蓄能,算下來體積也不小,複雜程度也不低。而普通跑道機場,緊急時可以以極高的出動率緊挨著起飛一大堆飛機。如下圖。

還有,安裝電磁彈射器,機場上會多出一大堆東西:發動機(提供能量)、發電機、超級電容器組(蓄能),還要有指揮控制起飛的設備和人員,機場造價高也就罷了,戰時多了很多軟肋給人打呀。而且,即使沒有彈射器,當今很多戰鬥機的短距起飛能力都已經很強,以美國為例,主力戰鬥機最短起飛距離都在500米以內,加裝彈射器也只能縮到200米左右,得不償失。

實現短距起飛有其它更好的辦法

說題主的問題很好,是因為不依賴長跑道,讓普通飛機短距起飛一直是空軍心中的念想。他們考慮過比彈射起飛更好的辦法——加裝火箭助推器。

火箭助推器不用大改飛機,更不用在機場上裝額外的設備,大小飛機都能裝!飛機輕一點就少裝幾個,重一些就多裝幾個,直接增加飛機的起飛推力,起飛了就拋掉。所以各國從小到大,很多飛機都試驗了加裝助推器的可能,如下圖。

不過,火箭助推器是一次性消耗器,拋下來就摔得差不多爛了,價格不便宜。而且飛機安裝助推器的位置結構仍然需要加強,而且推力很大,安裝多個的話,一側的助推器熄火會在飛機起飛助跑時造成嚴重偏航,這非常危險!現在全面戰爭的風險並不大,用助推器的需求並不迫切,要知道50年代鐵幕剛剛拉開的時候,美蘇可是把幾乎所有的飛機都裝上助推器試過呢,看下圖,連水上飛機都沒放過啊!最後,火箭助推器不太環保,和平年代是個大麻煩!你看那濃煙!除非你用氫氧火箭,那個東西的安全性又不太好。不過火箭助推器作為不錯的應急起飛手段,在一些軍用機場裡仍然有保留,並未完全退出舞臺!

最後,光考慮起飛,降落怎麼辦?

彈射器也好,火箭助推器也好,只解決了普通飛機起飛的問題,降落怎麼呢?這方面很多陸基軍用機場倒是像航空母艦認真學習,配有攔阻索和攔阻網,很多陸基戰鬥機也配有尾鉤,問題倒不算太大,但陸基飛機結構特點,會讓攔阻降落對結構壽命影響嚴重,況且,攔阻索攔阻網也有回收重新準備的時間,影響單位時間能降落的飛機數量,因此只能是應個急而己。


歷史小挖客


效費比的問題。

如果一架飛機可以接受彈射起飛,那麼在起落架和機身結構上都被充分加強以適應彈射器的強大加速度。

咱們可以翻翻故紙堆。看一下基本同型的兩架戰機的結構圖:

這架戰機是?F-18,為了適應在航母上彈射起飛F-18特地加強了機身結構和起落架的結構。

而對於之前的YF-17的設計,本身就不是一個艦載機而是一架輕型戰鬥機,我們來看看YF-17:

著重看下起落架就會發現這兩架戰機的不同了。

結構加強的唯一途徑就是增加材料也就是增加重量,因此,YF-17空重為9525公斤,而到了F/A-18A這架飛機雖然增加了機內燃油和增加了一些必要性的設施,F/A-18A的空重達到了16800千克。可以說重量都浪費到了機體結構上。


一架戰鬥機,起降是其次,更重要的是在飛行中的性能,這個性能在相同的氣動結構下更重要的是推重比。當然了,推力無法做出簡單的改變,而重量的無端增大就會導致飛機的飛行性能下降。

同時,並不是沒有在陸地機場的彈射系統,在蒸汽彈射時代就已經有這種測試場了。但這些彈射系統是用來測試艦載機彈射起飛的。


同時,這種設施對於機場跑道上來說並不是過大成本,如果划得來各國也早就去做了。


軍武數據庫


這個問題我也曾經設想過,後來覺得沒這個必要,陸地本來就不限制長度,只有跑道修長一些就行了,而且彈射的飛機要特殊處理,加強結構和強度。但是在海島上倒是可行的,海島上跑道長度受到一定的限度,使用彈射器和阻攔索也許可以解決一部分問題。


歐德修


彈射因為加速度大,對飛機和飛行員都有很大傷害。航母跑道長度有限,沒辦法,只能用彈射提高效率。可陸地跑道要多長有多長,何必慢性殘害飛行員,還費錢費力。


千里尋豬


沒有必要!陸地不像航母那樣受空間限制。陸地上起飛戰機,修兩條跑道就能保證戰機出動率。而且跑道修多長不受限制,任憑戰機”助跑”起飛,用不著藉助彈射起飛。


戰略轟炸機1000


有個詞叫“野戰機場”。就是說,戰鬥機恨不得隨便找塊平地就能起降,最方便。還電磁彈射!


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