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电弹航母呼唤更多机型上舰
发布时间: 2022-07-14 19:39:35 来源:AOA体育登录app 作者:AOA体育登录注册

  6月17日,我国第3艘航母、也是首艘电磁弹射航母福建舰的下水命名仪式在上海举行。

  作为航母上直接服务飞行器运作的关键设备,弹射器的动力形式不仅在相当大程度上决定了舰载机的类别和运作能力,甚至还决定了航母的动力选择范围 。

  是否需要弹射器?弹射器采用什么样的动力?这些问题不仅受甲板设计与飞机自主起降能力的制约,也和技术路径是否成熟、航母本身的动力系统息息相关。

  在航母发展的早期阶段,由于一些航母改装自已有舰船或商船,只搭建了长度非常有限的跑道,飞机也是起降速度非常低的轻型螺旋桨飞机(很多甚至是双翼设计)。

  二战时期的航母仍以队列式滑跑起飞为主。早期航母搭载的都是低速螺旋桨飞机,短距起降能力都很优秀,因此实际运作中还是以直接滑跑起飞为主,弹射器更多是作为一种辅助性的设备。

  在随后的发展中,又出现了压缩空气弹射、火药燃气弹射、液压弹射等设计。但由于火药弹射安全性差、高温燃气烧蚀附带的维护困难、液压油气在缸体中存在压燃爆炸风险等一系列缺陷,这些弹射方式最终都被淘汰了。

  直到20世纪40年代末期,蒸汽弹射器的出现才意味着航母弹射装备进入了较为成熟的发展阶段。

  蒸汽弹射器一方面能够大大减轻,甚至彻底消除燃气和液压弹射器的缺陷隐患;另一方面,在舰船动力进入燃气轮机时代之前,蒸汽动力是大吨位高速军舰的唯一可行选择,蒸汽弹射器和军舰动力系统可以共享关键的蒸汽发生设备,实现总体设计上的有效优化。

  二战后,舰载机进入了喷气化、高速化时代。但是由于推重比低、气动水平低,舰载机在航母上的自主起降能力大大减弱。图中F-8U甚至采用了机翼整体偏转的改善措施,极大地牺牲了飞行性能。而这也使得航母弹射器的重要性得到了极大的重视和提升。

  到二战后,虽然军舰的蒸汽动力系统本身已经不再有实质性的进步,但是随着核动力系统的出现,蒸汽轮机的应用得到了新的延续除了把水加热成蒸汽再推动涡轮机旋转之外,在可见的未来,人类没有第二种方式可以在较小的体积限制下、高效且大功率地将核燃料的能量转化成机械能和电能。

  而常规动力航母从20世纪60年代后期起,已经一定程度上被蒸汽动力系统所“绑定”了由于大功率电气电控技术能力的限制,在电磁弹射系统出现以前,蒸汽动力是弹射器唯一的实用化动力方案,因此军舰必须带有一个强大的蒸汽发生系统,也就只能选择蒸汽轮机作为航母动力。

  从二战后到21世纪初,蒸汽弹射器一直是航母弹射系统的唯一选择。进入21世纪后,随着电磁弹射技术成熟,航母与舰载机也发生了两个方面的改变。

  第一个变化,也是最直接、对战斗力影响最大的一点,就是电磁弹射器可以放飞原来蒸汽弹射器所不支持的机型,并且对飞机的结构寿命损伤要小得多

  第二个变化,是电磁弹射系统也解放了航母平台的动力形式,使重型燃气轮机的航母也能在较优的设计效率下拥有弹射能力。

  弹射器的核心价值是助推那些推重比或功重比较低、自主起飞能力较差的机型,使其能在短距离内完成加速过程最为典型的例子就是E-2和C-2这样的舰载运输类飞机平台。

  但是在蒸汽弹射时代,由于蒸汽弹射系统的核心结构是巨大尺度的活塞/开槽汽缸组合,输出功率调节只依赖于蒸汽的压力和流量。这使得它在能量管理上非常死板,设计上能适应的范围比较狭窄以美国现役型号来说,蒸汽弹射系统通常只能弹射起飞总重在20~35吨之间的飞机

  因此,还有更多自主起飞能力差,但总重无法达到这一区间的机型无法在蒸汽弹射航母上起降。

  而在电磁弹射系统上,这一缺陷被大大地消解了电磁弹射系统可以非常精确地进行低功率、小能量的弹射作业,甚至可以弹射起飞质量不小于0.2吨的飞机。

  对比之下,如果强行用蒸汽弹射器完成同样的工作,则结果是飞机和弹射器将双双损毁。

  虽然现阶段有人重型战斗机和预警机依然是航母的核心战斗力来源,但无人机正在发挥越来越重要的作用,并将成为未来舰载机的重要发展方向,而中小型无人机组成的“蜂群”又是这一趋势的重中之重。

  如果这些中小型无人机不能得到有效的弹射支持,就意味着这些无人机要么必须自带很强的动力系统,并占用更多的甲板空间用于起飞;要么就意味着这些无人机无法从航母上起降不论任何情况,都会在不同程度上削弱飞机总体设计的效费比和航母的战斗效能。

  因此,从提升航母战斗力的视角来看,是否具备电磁弹射系统将成为决定航母战斗群战斗潜力的关键因素之一。

  无人机“蜂群”的效能中,单架飞机的造成本是关键因素之一,这在很大程度上取决于它总体设计上的针对性,即不为任何不需要的能力支付成本。对于舰载无人机来说,这就涉及动力和起降能力的整合规划。

  20世纪60-70年代以后,全球舰载机的主流发展方向一直是重型化,希望依赖设备更完整、性能指标更高的飞机平台,实现质量对数量的压倒优势,从而实现减机增效。

  在这种背景下,主力型号舰载机的发展便无法避免地集中于很少几个系列上,单调化、同质化的现象非常普遍。

  如果纯粹以功能和性能角度来看,舰载机发展已经达到了性能的高峰;但从另一个角度来看,这又造成了航空制造业发展方向单一、航母战斗群战术单一化等问题。

  因此,电磁弹射器的应用,结合无人机技术的飞速进展,或许将会在相当大的程度上,打破现有的机型需求桎梏,这对于航空制造业和未来航母战力发展来说,无疑是极好的消息。

  6月17日,我国第3艘航母、也是首艘电磁弹射航母福建舰的下水命名仪式在上海举行。随之,电磁弹射系统也成为了舆论关注的焦点。作为航母上直接服务飞行器运作的关键设备,弹射器的动力形式不仅在相当大程度上决定了舰载机的类别和运作能力,甚至还决定了航母的动力选择范围 。也因此,从长久的趋势来说,电磁弹射器必将取代蒸汽弹射器。

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