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电磁弹射这么简单,为啥美国花20年都没搞定,我国却轻松拿捏?

作者 :桐梦 2022-09-20 06:18:19 围观 : 评论

航母战斗机起飞的画面大家应该都见过,看上去战斗机起飞的过程非常简单,只是简单在航母甲板上滑行一段距离后就能起飞,这跟在地面跑到起飞的飞机,看不出多少区别。

但在这里大川要告诉你的是,航母战斗机的起飞实则大有学问,我们眼前看到的只是整个起飞系统的表面,而隐藏在航母甲板下面的弹射装置,其实才是支持飞机起飞的重点。



尤其是目前最先进的电磁弹射器,里面的学问更是难倒了无数科学家。

就连美国这样的科技大国,为了研发航母电磁弹射器,都花费了20年的时间,斥资超过32亿美元。不过即便如此,美国的电磁弹射器在使用过程中,仍然问题频出……



但值得一提的是,美国花20年都没搞定的事情,却被我国轻松拿捏了,这究竟是怎么回事呢?

航母为啥要配电磁弹射器?

在普通跑道上起飞的飞机,都是采用自力起飞的方式来完成起飞,但是这样做有一个先决条件,那就是飞机跑道必须要足够长。毕竟飞机起飞是一个逐渐加速的过程,只有加速到一定程度后,才能满足飞机起飞的条件。



但是在航母上就不行了,由于航母体型的限制,战斗机跑道长度也受到了极大限制,这时候很多重量较大的舰载机,再想通过自力起飞的方式来完成起飞,就非常困难了。

并且即便是重量较小的舰载机,在航母上进行自力起飞也需要承担巨大风险,一不小心可能就会酿成冲进海里的尴尬局面,并且这样的情况在历史上还是屡次发生的。



正在打捞坠海战斗机



被打捞的坠海战斗机

为了能够迎合航母舰载机的起飞,于是在1951年的时候,英国柯林·米切尔中校,最先提出了将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上的想法,航母蒸汽弹射器也由此应运而生。

直到现在为止,世界上仍有航母继续沿用着这种蒸汽弹射器。蒸汽弹射器的原理非常简单,简单来说就是,将用锅炉烧出的蒸汽,导入跑道下方装置的“滑梭”内,随着滑索内压力的增大,飞机起飞时助力的能量就会随之增大。



蒸汽弹射器推进战斗机起飞

蒸汽弹射器一旦启动,飞机引擎的动力加上蒸汽压力,巨大的作用力会使飞机“挣脱”固定它的钢圈,并迅速前冲,在45米距离内就能加速到250公里/小时,以达到短距离起飞的目的。

虽然航母蒸汽弹射器的原理很简单,但是整套设备的设计却并不简单,尤其是其内部的储水装置,所占空间大不说,还得专门配置额外的海水净化装置等附属配置,要知道为了顺利完成一次飞机弹射任务,这套装置就得消耗至少700公斤蒸汽,这样的消耗可绝不是“普通家庭”能承担的。



并且,据已公开资料的显示,在役蒸汽弹射器总重量大约在500吨左右。因此,毫不夸张地来说,蒸汽弹射器绝对算得上是,当年航母上必不可少的“大累赘”。

为了减轻航母负担,减少成本,并更进一步保证航母舰载机的安全起飞,于是后来就有科学家提出了电磁弹射器的想法。



与传统的蒸汽弹射器相比,电磁弹射器具有容积小、效率高、重量轻,以及运行和维护费用低廉等优点,它的出现也一度成为了航母的核心技术之一。

不过就是为了研发这一核心技术,美国不惜花费了20年的时间,斥资超过32亿美元,才最终研发成功。但成功归成功,在实际应用起来的时候,美国的电磁弹射器却问题频出……

电磁弹射器很难吗?

2020年,福特号航母的电磁弹射系统曾出现严重故障,导致航母在5天内无法弹射飞机。倘若在战时出现了这种问题,那可就尴尬了。



说起来,电磁弹射器的原理其实并不难,其根本原理与磁悬浮列车的原理相同,相较于蒸汽弹射器来说,只不过是把蒸汽动力换成了电磁动力,仅此而已。



电磁弹射器弹射原理

要说难,难点实则出在设备制造上,要想通过电磁动力将飞机弹射出去,就必须要有强大的电能储备作为支撑,并且还得做到将庞大的电能在几秒内释放出来。电能的释放简单,难的地方在于电能的储备,因为每次弹射飞机,都需要电磁弹射器的峰值功率到达几百兆瓦才行。



电磁弹射器

为了实现这样的储能目的,美国专家研发出了一种特殊的飞轮储能技术,它的核心部件是一个重达上百吨的巨大飞轮。通过将电能转化为内部飞轮转动的动能,以动能的形式储存电能,在使用时候,飞轮系统又会在瞬间将动能转化为电能释放出来。

不过话说回来,这样的设计虽然实现了电磁弹射的目的,但技术难度却非常大,运行维护成本也相对较高,而且还更容易出现损坏。



飞轮储能装置

但是我国航母采用的超级电容储能技术,却很好地解决了这些问题。

这套系统更加简单,简单来说,它就类似于电池一样,将电能储存起来,在用的时候释放即可。



因此,说是轻松拿捏电磁弹射也是毫不过分的。

说实话,美国其实也想用咱们的技术,但是基于美国航母用的是中压交流供电系统,而我国用却的是直流供电系统,两套供电系统不匹配,要想更改供电系统,这其中的成本是相当大的。



装配电磁弹射器的“福建”舰下水

再加上美国对飞轮储能技术的投入太大,就这样将其淘汰,于情于理都是不太合适的。

因此,也只能选择硬着头皮继续使用这套“问题系统”了……

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