談及現代航空母艦的發展，就離不開對美國海軍航空母艦的討論。而作為美國海軍航空母艦戰力的重要組成部分，航空母艦上的彈射器則是美國海軍航空母艦戰力的倍增器。因此，今天就為大家梳理下美國海軍彈射器的發展史，讓讀者朋友們對航母彈射器有一個比較清晰的認識。

正在彈射艦載機的“尼米茲”級航母

美國海軍使用過的彈射器種類比較多，除了目前還處於高度保密的電磁彈射器，美國海軍歷史上一共使用過7大類，一共37種型號的彈射器。這些彈射器經歷了雙翼機時代、單翼機時代和噴氣式戰鬥機時代的演變，在各自的時代環境下為美國海軍的艦載機起飛提供了強大的助力。

早期的彈射器主要彈射水上飛機

早期美國海軍的彈射器主要安裝在戰列艦等大型軍艦上，用來輔助水上飛機的彈射起飛，為戰列艦提供火炮校正和戰場偵查等任務。後來隨著航空母艦這一艦種的出現，彈射器開始在航空母艦上開始自己的發展之路。

從一戰到二戰，彈射器從定位不明到不可或缺

在二戰中期之前，航空母艦上的彈射器定位比較尷尬，相當部分的航空母艦指揮官並不喜歡在航空母艦上使用彈射器。因為此時的艦載機無論是雙翼機還是單翼機，其機身整體重量都比較輕，完全可以憑藉較長的滑跑距離來實現起飛。

早期的“排隊起飛”方式

而在二戰中期前，無論是日本海軍的航空母艦還是美國海軍的航空母艦，在放飛艦載機時都喜歡將艦載機密密麻麻地排放在起飛區域，然後再將航母朝著逆風方向進行行駛。只要甲板風速能夠超過20節，那麼艦載機僅需要85米左右的滑跑距離就能夠起飛，30秒左右就能夠放飛一架艦載機，而且先行起飛的艦載機不需要在空中等待太長時間，有利於減少飛行編隊在空中的整隊時間。

也可以從機庫直接彈射艦載機

雖然此時的蒸汽彈射器平均只需要20秒鐘就能夠彈射一架艦載機，但是考慮到蒸汽彈射器在彈射完一架艦載機之後不能馬上再彈射另一架艦載機，還需要回收並掛上下一架艦載機，實際上彈射器的艦載機投送效率是不如第一種整體放飛方式的。

後期艦載機的重量也越來越大

美國海軍後來堅持在航空母艦上使用彈射器，是因為在二戰中後期這段時間中，艦載機的整體重量越來越大，諸如魚雷機等高掛載量的艦載機如果採用純粹的滑跑起飛方式，需要更長的飛行甲板。而且在實際的戰鬥中，航母並不能夠總是獲得足夠的甲板風，因此美國海軍最終決定將彈射器作為標準裝備安裝到航空母艦上。

第一代彈射器——A系列氣動轉盤式彈射器

氣動轉盤式彈射器的基本原理和古代的投石機原理是一樣的，即通過重力下墜時產生的加速度將飛機彈射出去。當然，在搖擺不停的軍艦上是沒辦法像投石機那樣建造巨大的支架的，因此最終採用高壓氣體和轉盤的配合來實現彈射器的工作。

和早期的投石器是一個原理

其工作流程是：利用高壓氣缸中壓縮空氣膨脹時的力量帶動斜盤，然後斜盤推動轉盤的轉動，而轉盤則通過調整與彈射車之間的張索長度，最終產生不同的加速度將艦載機彈射出去。

A系列彈射器總共有從MK1到MK4幾個型號，最開始的MK1型彈射器彈射行程為20米，推力只有1590千克。而A系列彈射器的終極型號MK4型，其推力則達到了2860千克，能夠為艦載機提供53節的末速度。

“馬里蘭”號早期用的就是這種彈射器

不過高壓氣體的做功始終有其上限，A系列MK4型彈射器已經基本上達到了氣動轉盤式彈射器的性能極限，美國海軍不得不開始考慮發展下一代的彈射器。

第二代彈射器——P系列火藥轉盤式彈射器

P系列彈射器是對A系列蒸汽轉盤式彈射器的發展，主要是使用火藥爆燃取代壓縮空氣做功，以此突破氣動式彈射器的性能上限。

P系列火藥轉盤式彈射器的研製難點在於如何控制火藥的爆燃速度，如果火藥的爆燃速度太快，艦載機的重量又太輕，那麼飛行員在瞬間就會承受一個非常大的加速度，可能會形成致命傷害。後來通過調整發射藥的數量，同時增加轉盤的質量實現了對彈射速度的控制。

“科羅拉多”號戰列艦使用的火藥轉盤式彈射器

不過火藥式彈射器在完成一次工作後，需要排出火藥廢氣，加上大量火藥發射藥堆疊在一起容易造成安全隱患，因此主要在戰列艦上進行使用。在珍珠港事件爆發前，美國海軍的主要戰列艦基本上都安裝上了不同型號的P系列轉盤式彈射器。

第三代彈射器——F系列慣性飛輪彈射器

F系列慣性飛輪彈射器是使用較少，30年代初期的“列剋星敦”號航母就是使用這種彈射裝置。原理也比較簡單。就是在甲板下方設置有一個順時針旋轉的飛輪，這個飛輪的最高轉速可以達到3000轉每分鐘，而讓飛機彈射的力量則通過纏繞在輪軸上的纜繩來進行傳遞。

如果此時需要彈射質量較小的艦載機，那麼就通過改變多塊摩擦片與飛輪的接觸面積，通過摩擦讓飛輪的轉速降下來。

“列剋星敦”30年代初使用的慣性飛輪彈射器

根據美軍的實驗，彈射一架艦載機只會讓飛輪喪失1000轉/分鐘的轉速，這樣就解決了此前未能夠解決的能量儲存密度的問題，只要飛輪保持一直保持高速旋轉狀態，就能夠不停的彈射艦載機。

F系列慣性飛輪彈射器之所以沒有進行實裝，在於其慣性飛輪的規格、重量都比較大。在實際使用中，會對航母的穩定性造成影響。此外，慣性飛輪只能夠通過摩擦片來實現降速，這種機械磨損使整套彈射系統的磨損速度更快。

第四代彈射器——H系列液壓機械式彈射器

從H系列液壓機械式彈射器開始，美國海軍的彈射器開始走向了大型化的發展道路。液壓機械式彈射器的工作原理就是用大活塞向小活塞傳遞速度加倍的原理，然後再用高加壓設備拉動滑車，進一步提升活塞的運行速度。

“黃蜂”號航母上的H-8型液壓機械式彈射器

液壓機械式彈射器最大的優點就是彈射力量更大，在11.3米的距離上，就能夠將2.5噸重的物體加速到39節的末端速度。此外，機械液壓式彈射器還具備更強的自動復位能力，彈射頻率更高。

H系列的MK2型在太平洋戰爭開戰之初就安裝到了美國海軍的“約克城”和“黃蜂”號航空母艦上，反饋良好。而H系列的MK4型則被安裝到了二戰後期的“埃塞克斯”級航空母艦上，屬於“埃塞克斯”級航母的專用彈射器，能夠將7.3噸的物體在31.7米的距離上加速到78.3節，是二戰時性能最好的彈射器。

“埃塞克斯”級上使用的MK4型彈射器

液壓機械式彈射器最大的問題是各種機械結構之間因加速、摩擦損失的能量較多，如果要進一步彈射更重的物體，比如噴氣式艦載機，那麼只能夠加大彈射的距離，最終影響整個航母甲板的艦載機投送效率。

第五代彈射器——J系列噴氣式輕型彈射器

J系列噴氣式輕型彈射器是由英國開發的，不過後來美國獲得了該彈射器的發明專利。該系列彈射器工作原理類似於火箭助推發射，差別是推進設備固定在兩個滑軌上，而不是艦載機上。

主要是商船和護航航母在使用

該系列彈射器主要裝備給護航航母和武裝商船進行使用，主要用來支持商船隊的反潛和巡邏警戒任務。因為J系列彈射器主要使用高壓氣罐或者火藥燃氣作為推動力，因此效率低下且有大量的熱噴流，所以沒有得到進一步的發展。

第六代彈射器——M系列蒸汽燃氣彈射器

M系列蒸汽燃氣彈射器屬於一款專門用來進行零長彈射的彈射器，主要用於在短距離上彈射輕型戰鬥機，用來攔截敵方的戰鬥機或者低速巡航導彈。

其彈射原理

M系列彈射器的原理簡單，就是用火藥燃燒時的高溫加熱佈置在彈射器中的水，然後通過活塞加壓的方式形成巨大的推力。彈射速度較短，而且彈射加力比較均勻。不過M系列彈射器結構複雜，套筒為雙層，發射藥和水袋同時佈置在套筒內，點燃火藥後，活塞擠破水袋，並將水從外層套筒噴射到裡層中，再由火藥燃氣加溫形成蒸汽。

M系列彈射器因為戰爭結束而提前終結，因為發射距離短，後來被美國海軍轉移到彈道導彈核潛艇上作為潛射彈道導彈的發射器，也算是發揮了自己的作用。

第七代彈射器——C系列開槽氣缸彈射器

C系列彈射器到目前仍然在美國海軍航空母艦上使用，“尼米茲”級核動力航母上使用的就是C-13系列蒸汽彈射器。開槽氣缸彈射器原理來源於早期的往復式蒸汽活塞發動機技術，只是對開槽漏氣問題和密封性問題的處理要求很高。因此，即使是英國明白其原理，但是如果需要蒸汽彈射器，還是需要從美國這邊進行購買。

其大致的使用過程

以C-13彈射器為例，其彈射槽下方安裝有兩個用來彈射的高溫高壓蒸汽儲壓罐和一個用來複位的儲氣罐，彈射的力度的大小則通過閥門開關控制高溫蒸汽量的大小來實現，而彈射器末端的衝角減速停止則通過彈射槽頭部的水槽來實現。

此時的蒸汽是從開槽中漏出來的，在允許範圍內

開槽氣缸蒸汽彈射器的好處就是彈射能力強，且能夠根據艦載機重量的不同靈活調整彈射力量。不過因為調用了航母的主動力蒸汽作為動力來源，在連續彈射後會導致航母的動力損失嚴重，航母的航速會下降。“尼米茲”級核動力航母在連續彈射8架艦載機後，動力就直接減少了32%。

高壓蒸汽來自於航母主動力

此外，高溫高壓蒸汽罐也是一個巨大的安全隱患。在戰時情況下，體積巨大的儲氣罐和相關蒸汽傳輸管道只要有任意一處被損壞，就可能導致整部彈射器無法進行工作。此外，因為配屬的模塊眾多，導致維護人員龐大，“尼米茲”級航母為C-13彈射器配備的服務人員就有500多人。

結語

美國海軍的彈射器從壓縮動力、火藥燃氣到最後的蒸汽推動，不僅是技術的進步的結果，同時也在實際使用中印證其效用。而相比於艦載機投送能力更弱的英國航母和採用滑躍起飛的蘇聯航母，美國航母強大的戰鬥力更證明了彈射器對於一艘現代航空母艦的重要性。