拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!

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导读:本文出自:新浪博客“xiaobing” 早在2005年5月本人在网上提出了一种名为“雷庭弹射”的新概念飞机弹射器,就是利用航空喷气发动机作为助推器直接驱动飞机加速从而实现超短距起飞。其后有人将这个方案寄给了《航空知识》,《航空知识》2005年第10期刊登了这个想法。 综合各方意见,有正反二方看法。 正面:技术及结构简单;成本低;适于军舰及陆基使用。 反面: 三大问题从根本制约了其在航母上的应用 1,助推发动机的拦阻过载太大。由于航母上空间太有限,当助推发动机将飞机加速到
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本文出自:新浪博客“xiaobing”



早在2005年5月本人在网上提出了一种名为“雷庭弹射”的新概念飞机弹射器,就是利用航空喷气发动机作为助推器直接驱动飞机加速从而实现超短距起飞。其后有人将这个方案寄给了《航空知识》,《航空知识》2005年第10期刊登了这个想法。


综合各方意见,有正反二方看法。


正面:技术及结构简单;成本低;适于军舰及陆基使用。


反面: 三大问题从根本制约了其在航母上的应用



1,助推发动机的拦阻过载太大。由于航母上空间太有限,当助推发动机将飞机加速到250公里/小时之后,要让它在十几米甚至几米之内停住,那么巨大的过载将会对助推发动同产生报废性的影响。而蒸气弹射中的活塞由于是全金属结构则完全可以承受这样巨大的过载。



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!

2,如果助推发动机设在甲板之下,则燃气排导问题非常复杂。助推发动机工作时会排放大量的热尾气,如果将助推发动机放在甲板下面如何排放这些热燃气将是一个极为艰难的课题。



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!

3,如果助推发动机如果设在甲板之上,将会严重影响舰载机的调度及出动效率。助推发动机的体积相当大且直接占据飞机进入起飞阵位的关键位置,这会严重影响大编队机群的快速起飞能力。



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!

上述三点如果无法解决,“雷庭弹射”将无法走向实用化。


疑山穷水尽,又柳暗花明。“雷庭弹射”的改良版—— 拖索拉进式喷气弹射器(简称“喷气弹射器”的出现将有效解决上述问题!同时它还具有蒸气弹射与电磁弹射所无法比拟的优势,并将有可能助推一系列新概念/低成本航空母舰的产生。


与原有的雷庭弹射不同,在“拖索拉进式喷气弹射器”方案中,助推发动机不直接驱动飞机,而是通过一根长度100米左右的钢质拉索拖带飞机加速,这样助推发动机就可以设置在航母的舰舷外侧并采取由舰首向舰尾运的的方式拖带飞机加速。这种独特的结构及运动方式将可有效解决诸如助推发动机拦阻过载太大、燃气排导复杂等难题。参看




图片说明


图1:这是俯视效果图说明:实际上在航母上方是看不到拖索和助推发动机的,因为它们都是在甲板下面或在舰舷下方,这只是为了便于大家的理解


拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


图2:俯视结构图


拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


图3是侧视图



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


图4侧视效果图



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


看图之后大家直观映象可能有二个:


1.助推发动机设在航母舰舷外部、并采取由前向后运动的方式加速!


2.助推发动机通过一条很长的拖索间接拖带飞机!


从上述图片可以大致看出,拖索拉进式喷气弹射器由以下几部份组成。


1.助推发动机


* 助推发动机的作用:提供飞机起飞的助推力,让飞机实现短距起飞。


* 在型号选择上,助推发动机以涡喷及涡扇航空发动机为优先选择对象。在某些情况下螺旋桨发动机及液体火箭发动机也可以选用。


* 实际使用时将2-4台发动机并联构成一个推力组使用,推力组设有小型油箱,可供推力组以一定间隔的速率连续弹射5-10次,并设有快速加油接口.


* 从经济的角度考虑,助推发动机以非加力型为宜,因为非加力型比加力型发动机寿命长,燃油经济性要好。当然助推发动机有多种选择,可满足不同的推力需求。


* 助推发动机最好设置反推装置,以利于其能助推结束后能重新快速返回进行下一次弹射作业,这对航母的快速放飞大批飞极为重要。


2.拖索


* 拖索的作用是将助推发动机产生的助推力传递给飞机。


* 拖索采用钢质材料。直径与航母拦阻索相仿(大约为3—4CM左右),长度大约在100-200米之间。


* 拖索的二头固定连接有滑车,可以分别与助推发动机及飞机快速连接和分离。拖索滑车设在专用的滑轨内。


l 拖索与航母拦阻索的作用是相反的,可以将拖索拉进式喷气弹射器视为液压式拦阻索的逆系统:航母上的拦阻索可以将时速250公里/小时、重量约为20多吨的飞机在90-100米内拦停,而拖索则是把最多30多吨的飞机在80-100米内将弹射到起飞速度,相比之下拖索承担的力似乎更多!解决方法有三点。


其一,在弹射尽头加装滑跃跳台,使飞机以较小的速度离舰,这可以减少对助推力的需要进而减轻对拖索的压力;


其二,以二根较细的拖索(3CM直径)并联拖带飞机加速,这既可以让拖索承担更大的索引力拉动重型战斗机加速,同时又利于拖索通过滑轮。


其三,在助推发动机推力不变的情况下,延长助推段的长度从而让大重量飞机获得更高的起飞速度。而蒸汽弹射不能在推力不变的情况下通过延长弹射段的方式来获得更高的弹射速度,因为气缸的压力随意长度增加会急剧降低,活塞非但不能提供助推力反而会成为负但。



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


3.滑轮


* 滑轮的作用是对拖索的方向进行调校。


* 由于助推发动机与飞机是以相反和方向作相对运动,且飞机与助推发动机不在同一水平面和垂直面上,因此必需要有滑轮对拖索进行调校以保证助推发动机可以将助推力有效地提供给飞机


4.助推发动机滑轨


* 助推发动机滑轨的作用是提供助推发动机加速及减速的定向通道。


* 助推发动机滑轨设置在母舰的舰舷上外侧下方位置,滑轨的下方及外侧为开放式结构,利于助推发动机的进气和热尾气的排放。同时助推发动机滑轨设有防护网以防止海鸟被吸入助推发动机及防止维护人员掉入海中;对于某些吨位较小干舷较低的母舰,也可以将助推发动机滑轨设置于舰舷外侧上方部位,以防强风浪打坏滑轨设施。


* 其长度约为100米—180米左右(具体视加速段及减速段的长度而定)。助推发动机滑轨必需是连续非中断的,即使是通过母舰升降机时依然必需保持完整的连续性。减速段的长度在满足助推发动机过载可以承受的情况下尽可能压缩,这可以在滑轨总长不变的情况下增加加速段的长度从而有效增加助推效果。


* 由于助推发动机采取由前向后的运动方式,因此助推发动机的始点置滑轨的前方(也就是舰体前部),而终点则置于滑轨的后方(也就是舰体的后部)。


* 助推发动机滑轨设有脱索/拦阻装置,其作用是将拖索滑车与助推发动机分离将使助推发动机减速在几十米内停住;


* 正常情况下航母左右舷各设二条助推发动机滑轨,即在航母上甲板形成四条弹射轨道。对于重型航母可以考虑在左右舷各设三条助推发动机滑轨,即在航母甲板上形成六条弹射轨道。


因为要布设助推发动机滑轨,所以安装拖索弹射器的航母其二舷必须呈一条直线。由于中国现在才开始发展航母,因此可以预留这样的空间和条件。


5.助推发动机偏流板


* 助推发动机偏流板的作用:在助推发动机静止时将其产生的强大气流偏导至向上或向下方向,这样之目的有二个:


其一,消除因助推发动机产生的反向推力对母舰的航向及航速产生不利影响;而一旦助推发动机开始滑动时助推发动机所产生的力全都传递给飞机了,其反推力将不会对母舰的速度及航向产生不良影响;


其二,防止助推发动机排放的热尾气让迎面风吹回来被助推发动机反吞,从而影响助推效率;而一旦助推发动机开始滑跑,它将在2-3秒内跑完加速段,迎面风吹回来的热尾气将无法追上助推发动机。


6.拖索滑槽


* 拖索滑槽的作用是在母舰甲板下面设置拖索、拖索滑车、滑车轨道,给母舰表面创造一个整洁的界面以利于飞机的弹射作业。


*滑槽的尽头设有拦阻装置,以确保拖索滑车及拖索在几米内停下,由于滑车及拖索是全金属结构,因此它们可以承受几内停下的巨大的过载。


长度就是加速段的长度,不同吨位长主在60-100甚至更高。





拖索拉进式喷气弹射器基本作业过程:

拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!

1) 首先,拖索二端的滑车分别与飞机与助推发动机相连,并用定力钢索固定好飞机。



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2) 飞机发动机推至最大推力,助推发动机也将推力提升至设定的最大值,二者的合力使系留飞机的定力钢索断开;




3) 断开钢索的飞机在自身推力和助推发动机的共同作用下沿着拖索滑槽向前滑跑,而助推发动机则拖带着拖索沿着滑轨向后面滑跑;



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4) 助推发动机受到拦阻设备的拦阻,与拉索滑车脱离分开。




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5)而飞机也在同时与拉索滑车分离并起飞离舰。拖索滑车受到拦阻在几米之内停住。助推发动机在与拉索分离后在拦阻装置的作下在几十米内停住。


(助推发动机一定要与拉索完成分离,否则在甲板拖索滑槽内的滑车就会被拉坏)



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7)拖索在复位装置的作用下快速复位;助推发动机启动反推力或者在复位装置的作用下快速复位;系统准备进行一下次弹射。



拖索拉进式喷气弹射器可以解决原雷庭弹射的三大根本性的问题


1)、解决助推发动机拦阻过载太大的难题。由于助推发动机采取由前向后运的方式,最大程度地利用了母舰的长度。即便在加速滑跑一百米左右时,母舰舰体后方仍有几十米到上百米的距离可供助推发动机减速,完全可以将拦阻过载控制在发动机可以承受的程度内。



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2)、有效解决助推发动机燃气排导问题。因为本方案中助推发动机置于舰舷外部,这是一种完全开放式环境,助推发动机排放的高温燃气可以直接排放到空气中;


3)、避免对航母甲板上飞机调度的干扰,因为助推发动机在舰舷外侧的下方,不可能对甲板上的飞机调度有影响。



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拖索拉进式喷气弹射器的优点:


(一) 结构与技术简单效率高成本


这种弹射器只有三大件:助推发动机、滑轮、拖索及相应的配套设施。这远比蒸气弹射的结构简单,成本更是很低。蒸汽弹射器的成本要几亿美元,而且还要强大的核动力或重型蒸汽轮机作为必需的配套;未来的电磁弹射在性能上比蒸气射要好一些,但是其成本同样惊人,而且同样也要有昂贵的核动力及重型舰艇动力加以支持。而一套拖索式喷气弹射器成本只要上千万美元。


(二)拖索拉进式喷气弹射器最大的优点是:它只依靠自身助推发动机的动力,对舰艇自身的动力系统没有任何的依赖,这是蒸汽弹射和电磁弹射无法相比的。由此将可能加速摧生一系列新型低成本航空舰艇的诞生。


这些新型舰艇包括:三栖作战舰、航空基地舰、无人机母舰等。


**三栖作战舰**


* 二栖作战舰由于使用低成本的柴油机为动机,航速较低(15-20海里),因此其成本只有同级吨位航母的四分之或八分之一。


* 出于提高装备效费比的需要,军事强国将垂直起降型喷气机装备于二栖舰上试图发展三栖作战能力。但是这种三栖能力是有限的、象征性的:垂直起降型喷气机航程短,机型及能力单一,根本形成不了真正的、系统的三作战能力。如果在二栖舰艇上装备蒸汽弹射器或电磁弹器及相应的核动力,则这种“三栖舰”的成体就与航母完全一样了,用它执行三栖作战也得不偿失了。(如图,美国二栖舰只能带AV8和F35这类垂直起降机,战力有限)



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* 而如果将现有的二栖舰的的布局象航母那样设计,设置斜甲板、舰舷拖索式喷气弹射器、拦阻索等,则一艘全新概念的三栖舰就此诞生:虽然这艘三栖舰的航速只有20海里左右,但它依然可以起降重型战斗/攻击机、预警机、反潜机、加油机、战术运输机等一套完备的舰载机配置;同时它依然可以装载大量的直升机、气垫船投送大量的人员及装备执行二栖攻击作战。最重要的是,如此多功能的三栖舰其成本只有传统航母成本的几分之一,具备极高的作战效费比。



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**航空基地舰**


* 美国率先提出了基地舰概念,以排水量近10万吨、航速24节的民用集装箱船改装成前沿预置基地,可以分为人员、重装及航空等多种型号,其中专用的航空型可以装备垂直起降喷气机及直升机等。这种舰只的成本只有4亿美元,不及现代核动力航母的十分之一。因为便宜所以美国打算装备18艘这样的巨舰!


* 但是这种基地舰不能起降常规重型舰载战斗机,预警机、战术加油机、战术反潜机、战术加油机。原因很简单,它不能将传统的蒸气弹射器、未来的电磁弹射器及装上来,那样就成了价值几十亿美元的重航母了;


* 我们中国只要将这样的大型民用船只加装斜甲板、舰舷拖索式喷气弹射器、拦阻索等,那一种低成本、大吨位的重型航空基地舰就会出现在世人的眼前:中国可以用一艘“尼米兹”的钱造出十艘与尼米兹吨位一样的十万吨级巨型航空母舰!它同样也能装载近百架喷气式战斗机,而且还能装备大量气垫船和坦克进行二栖攻击作战!区别只是:核动力的尼米兹航速为34节,而中国的航空基地舰航速为20-25节!其实20-25节也是世界大多速国家护卫舰的速度。



拖索拉进式弹射器曝光:中国航母可载四代机!


而且只有中国愿意,也完全可将20-30万吨级油轮为母型改成超级航空基地舰


**无人机母舰**


* 无人机在未来的战争中作用越来越重要,未来战场上势必会出现数百架无人机巡航战区的场面。如果数量如此众多的无人机装备在传统的核航母上,将会大量挤占有人机的装备空间与数量,同时会对有人机的起降作业形成重大干扰。因此发展专用的、低成本的无人机航母是必然的方向!


* 以拖索式喷气弹射器为基础,采用民船标准造中小型(排水量2-4万吨)无人机母舰是最佳的选择!如此建造的无人机航母的成本很低,同时高效的喷气弹射器也可以保证各种型号的无人机在航母上实现重载起飞。



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浮岛


l 拖索喷气弹射器同样也适用于浮岛概念,使其走向实用化。传统的浮岛概念是飞机靠自己的动力起飞,这样浮岛的长度就要接近1000米,这样的大家伙成本太高,也太容易受到攻击所以实用性太差。如果采用这种弹射器,则浮岛长度在300-500米内就足够用了。



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新概念舰


以此外拖索喷气弹射器为基础还可以发展出别的新概念舰(这将在以后单独)


(三)适合陆基使用,可以加速“无跑道空军”的诞生


* 未来战争中,空军的无跑道化是一种方向!这是应对威胁的必然选择。诸如弹道导弹,巡航导弹,隐形兵器、专用反跑道武器等多方联合攻击之下,传统机场跑道成为众矢之的,将主力作战飞机置于传统机场的空军也是极为脆弱的。


* 现在各国发展的垂直短距飞机不能单独胜任未来战争,因为其航程、载弹、功能有限。


l 传统的蒸汽弹射及未来的电磁弹射也不能作为空军陆基弹射器使用。因为这些弹射器成本太高、且极为笨重无法机动转移,一旦受到打击将是不可修复性的巨大损失。


如图,某国正在进行四发中程战术运输的弹射,用传统的蒸汽弹射无实战价值


* 拖索拉进式喷气弹射器是未来空军飞机进行弹射作业的最佳选择。因为它体积小、结构简单、成本低、可以在多个预设起飞场地进行快速机动。即便受到对方打击损失也是可以接受的,因为这种弹射器的价格不及一架战斗机。这种弹射器可以弹射诸如重型战斗机,预警机、战术加油机、战术侦察机、战术加油机在内的多种飞机,是推进无跑道空军的得力推手。(据公开的卫星照片显示,某国正在进行中型运输机的弹射试验,这说明大飞机也有被弹射的可能,而使用喷气弹射作业则更有实战意义)



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* 此外拖索拉进式喷气弹射器非常适合岛礁小巧型机场上设置。也适合在中国将来在海外部署空中力量。中国只要向别国租借一个弹丸小岛或很小一块场地就能部署一支系统的空中力量,无需要大量的投资修建传统的大型机场设施。


拖索拉进式喷气式弹射器大致发展进程构想


1:论证及实验阶断


* 相关部门先对拖索拉进式喷气式弹射器进行论证,确定理论可行后再进行实验。如果以金属配重替代飞机进行测试的话,最快中国可以在几个月之内即对这种弹射器进行测试实验;如果测试成功,则后续对现役的改装的飞机进行弹射试验,以进一步检验这种弹射器效果并对其进行完善改良。


2发展相应的装备


* 经过测试确定拖索弹射器的可靠性及有效性之后,中国就可以将现役飞机的发展型及下一代飞机进行弹射及拦阻改装,着重是给飞机加装备前轮弹射柄及着陆勾,使其具备弹射起飞及拦阻着陆能力。在机型上基本涵盖战斗机、攻击机、战术运输机、战术加油机、预警机、无人机等多种飞机,力图形成一种完整的可以弹射起飞的机型体系。


3空海军发展相应的基地和母舰,以及一系列相配套的作训体系;


空军方面


* 拖索拉进式喷气式弹射器及一系列的配套飞机有助于打造一支成体系的无跑道空军。为此可以在传统的机场布局的基础上大量设置隐蔽的起降场,甚至与现有陆海军、二炮部队的后勤洞库、基地]、库房等联合发展“多兵种通用型厂站”,使中国空军无论在任何情况下都可以保有一支强大的、可以系统出击的空中力量;同时也对这也为在海外发展小型高效低成本空军基地提供了方便。


海军方面


* 可以用10-20年时间打造一支由4-6艘核动力重型攻击航母和10-15艘低成本重型三栖多用途航空母舰为基础的全球舰队。4-6艘核动力重型攻击航母在蒸气弹射、电磁弹射、拖索拉进式喷气弹射中选择中一种或者选择二种配合使用;10-15艘低成本三栖舰及无人机母舰采用拖索拉进式喷气式弹射器。


* 其基本部署态势是:10-15艘低成本重型多用途三栖航母预先少量配置装备分散部署于全球各大战略海区,实施全球力量存在及控制;一旦有涉及中国利益的重大危机时,则立刻以4-6艘核攻击型重型航母则作为拳头出击,同时调集大量陆基飞机快速抵达预先部署的三栖航母上形成强大的打击力量。如此配置的舰队既可以节约大量的军费,同时又可以在需要之时形成最强大的海空打击力量;


* 同时尝试可以空海军联合训练与作战:在需要的情况下将空军的飞机部署于分布在全球各战略海区的中国重型航空基地舰上。


* 另外也可以考虑向多个二流/三流国家出售低成本三栖航空母舰及相应的舰载机联队,获取巨大的外交、军事及经济利益。因为这种低成本高效能的航母是很多国家都可以承受,希望拥有的。


曾有美国海军将领说:在可见的将来,不会见到一支他所道的中国全球舰队!这完全正确,从技术与经济的角度来说,这对是中国太难!而且从需求上来说也无必要!


但是,我们可以告诉他一句:在可见的将来,美国人会见到一支他们所不知道的中国全球舰队! 数年之后,当多艘中国10万吨级的重型航空基地舰在美国近海俳徊时,当大批中国隐身机战斗机、侦察机在美国领空边缘巡航时, ,希望美国不要太吃惊!因为——创新与超越向来都是后起国家的必然之路!洪超飞!

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