航母蒸汽彈射與電磁彈射孰優孰劣,前者成熟可靠,後者平穩高效

提到海軍艦艇,相信大多數人首先想到的是航空母艦,而提到航空母艦,首先映入腦海的可能是美國的大型核動力航母。對於美國的核動力航母,除了龐大的體型和甲板上密密麻麻的艦載機外,其實還有一種隱蔽在甲板之下的設備決定著航母能否充分發揮戰鬥力,那就是彈射器。彈射器是航母輔助艦載機起飛的重要裝置,也是保障航母艦載機發揮自身最大性能的強化裝置。目前裝備的彈射器形式有兩種,一種是蒸汽彈射器,另一種是電磁彈射器,當前裝備彈射器航母的國家有美國、法國兩國,但能夠製造並實際應用航母彈射器的只有美國一家。

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彈射器是目前航母艦載機發揮最佳性能的必備條件之一

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E-2C預警機從航母上彈射起飛

目前全球範圍內應用最廣泛、技術最成熟的航母彈射器是蒸汽彈射器,其實也就只有一種,那就是美國的C-13系列蒸汽彈射器。蒸汽彈射器顧名思義就是以蒸汽為動力的彈射裝置,美國“尼米茲級”核動力航母和法國“戴高樂號”核動力航母均裝備此種彈射器。蒸汽彈射器依靠來自於動力系統的高壓蒸汽推動彈射器氣缸活塞高速運動繼而帶動艦載機加速,整體結構形式類似於蒸汽機的活塞往復運動。蒸汽彈射器的應用已超過半個世紀,技術成熟、可靠,但是由於彈射器要用掉動力系統的一部分蒸汽,長期運行或造成航母動力不足、加速過程不平穩、連續性相對較差,而且彈射數百次就需要維護,運行維護程序也較為複雜。


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蒸汽彈射器的一般組成

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技術人員正在維護航母上的蒸汽彈射器

除了已經成熟應用的蒸汽彈射器外,利益電磁感應原理的全新一代彈射裝置已經開展在美國的最新的“福特級”核動力航母中投入實踐應用。電磁彈射器是應用電磁感應原理對艦載機進行加速的一種裝置,也是未來替代蒸汽彈射器的新一代彈射裝置,目前已經在美國最新的“福特級”核動力航母上應用。相對於蒸汽彈射器,電磁彈射器依靠艦載電力系統提供能量,與艦艇推進系統相對獨立,易於控制,除此以外還有結構緊湊、加速平穩、連續性高,可以連續彈射數千次)等優點。此外,隨著艦船裝備電磁化趨勢的不斷加劇,採用電磁彈射器對於優化全艦動力系統和儀控系統等配置也具有重要意義,因此,美國未來計劃共裝備10艘採用電磁彈射器的“福特級”核動力航母,這也是適應未來海軍裝備發展趨勢的合理決策。

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“福特號”航母上的電磁彈射器

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全球首艘裝備電磁彈射器的“福特號”航母已於2017年服役

雖然電磁彈射器相對於蒸汽彈射器在性能上擁有明顯的優勢,但是,由於電磁彈射對於設備製造、運行控制等方面都是新事物,可靠性較差,美國“福特級”航母上的電磁彈射系統也由於各種技術原因導致可靠性大幅低於設計要求(設計大修間隔超過4000次,但此前評估顯示超過400次就需要大修)。由於電磁彈射器現階段在可靠性方面的糟糕的表現,曾經有媒體報道美國總統特朗普甚至聲稱要將後續建造的“福特級”航母改回蒸汽彈射器,不過個人認為這只是“不懂技術的人”一時口快罷了,電磁彈射取代蒸汽彈射的大趨勢是不會改變的,美國軍方也不會走技術上的回頭路。

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電磁彈射器的一般組成

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第二艘裝備電磁彈射系統的航母“肯尼迪號”也已下水

對於航母是否一定要裝備彈射系統,其實也存在一定的爭議,尤其是隨著短距垂直起降艦載機的出現和技術性能的不斷提升,航母+垂直起降戰機的組合貌似更加適合現代海上作戰的需求。不過個人認為雖然類似雅克-141、“鷂式”、F-35B等艦載機具備垂直起降功能,但是以當前的技術水平來說,未來一段時期內彈射器仍將是發揮航母艦載機最強性能的必備條件。一方面在大負載下垂直起降戰機在起飛時將會消耗大量燃料,會降低艦載機作戰半徑;另一方面,艦載機的高溫尾焰和較為複雜的操作程序,對於航母和艦載機飛行員來說都是巨大的考驗。此外,在沒有彈射器的情況下,也會限制艦載固定翼預警機的配置,影響整個航母編隊的作戰效果。

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英國“伊麗莎白女王級”雙航母採用垂直起降戰機+滑躍甲板的配置

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F-35B艦載機在“伊麗莎白女王號”航母上測試,航母甲板已經燒黑

不論是蒸汽彈射還是電磁彈射,對我們來說都是新事物,不過可以略感“慶幸”的是二者之間並沒有嚴格的技術聯繫,因此,儘管沒有蒸汽彈射器的裝備和應用經驗,卻不會影響我們直接買入電磁彈射器的時代。現階段雖然電磁彈射器還不夠成熟,但是從發展趨勢(艦船電、磁化)判斷電磁彈射是未來航母的必然選擇。我們作為航母“新手”,真正的航母運用還只有7年多的時間,但是在電磁彈射技術方面已經走到了全球前列,距離實踐也為時不晚,從國內外相關報道中判斷,相信用不了太長時間國產電磁彈射航母就會露面,期待我們自己的電磁彈射航母早日現身。

航母蒸汽彈射與電磁彈射孰優孰劣,前者成熟可靠,後者平穩高效

媒體報道的國產電磁彈射航母模型


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