[原创]液压弹射的可行性与缺陷

jntnyy 收藏 71 1283
导读:test

本人军盲,敬请口下留情

本人吧正好大学学的是液压气动专业,从事液压与气动专业10多年,这里我只想表达一下自己的看法。

首先液压与气动传动的原理相近,但是又有区别,主要的区别是能量密度,压缩空气的压力普通只用到不足1MPa,就算是特种的高压锅炉,一般超过12MPa已经比较困难,而液压达到40MPa不是什么困难的事情,所以说,如果想要达到蒸汽弹射的推力和功率,从理论上来说,其功率密度要高很多,所以其架构要纤细很多,但只是理论上来说,比如说要达到1000吨推力,油缸的直径要比气缸小很多,这一点估计没什么争论。看有人说采用油缸外加杠杆机构或连杆机构来解决油缸行程的问题,如此算来,貌似机构要比现在蒸汽气缸的还要复杂很多,其实也就失去了油缸所具有的能量密度优势,反而结构复杂,体积庞大。所以说有杆的油缸并不适合弹射器。更有人说采用100米长的有杆油缸,估计更是没明白油缸的含义,100米油缸橫置,活塞杆的弯曲就是死结。

那是不是说油缸就一定不行呢,其实随着技术的进步,还是可以有能够变通的办法,比如说无杆油缸。顾名思义,无杆油缸就是没有活塞杆的油缸,那么他的推力如何输出呢,其实很简单,通常两种结构(与无杆气缸相同),一个就是采用钢索替代活塞杆固定在活塞上,另一个就是缸体采用透磁材料比如不锈钢,而活塞上面固定强磁铁,油缸缸筒外面安装滑轨,另一套强磁铁固定在滑动的输出机构上,利用磁力推动。当然为了不影响周边的设备,一般会把滑动机构采用隔磁材料加以屏蔽。如此算来就不用考虑油缸缸体开槽以及密封的问题,当然此种结构同样适用于气缸。

从理论上来说,利用磁性来制造无杆油缸最是合适,但是限于磁铁强度以及所能传递的推力能力来说,确实无法完成的任务。

但是假如将普通强磁铁换成电磁铁,就能解决磁力不足的问题,其实只是在活塞上面加装电磁绕组,而滑动组件上安装另外一组电磁绕组。形成磁力耦合,有点类似于磁悬浮列车。就能解决掉大部分难题。当然这里面会有另外的问题,就是随动电缆的问题。比如说电缆需要随活塞移动,需要恒扭矩装置牵引电缆,还要考虑到电缆的耐磨程度,外壳要假装保护钢丝缠绕层。总之不容易。

另外,也可以将缸体设计成3中材料,整个外壳采用不锈钢,内部拉床来处花键槽,然后再键槽里面填充铜材等电力输送材料和环氧树脂绝缘材料,然后统一加工成精密异形缸筒,比如说拉床加工出6条花键槽,其中3条内部固定绝缘材料和铜板,形成输电回路,另外3条长槽作为防止活塞转动的轨道。将固定好铜板(假设输电材料为铜材)的缸体内表面加工成有3条开槽的标准圆孔,就可以保证活塞顺利密封并高速滑动,由现在的高铁技术可知,可以保证电源接入的可靠性。由此可以形成完美的大功率,大推力无杆油缸。这里面由于水的导电作用,不适合使用高压蒸汽,而液压油是不导电的。异形缸筒和异形活塞并不是太高的加工难度。如果采用这种方式,油缸弹射还是没有问题的,理论及工程上都可以实现。

这里面也还有个问题就是液压油的流速问题。毕竟70米每秒的速度,对液压油来说太高了,当然也不是不能接受,只不过要注意液压油的冷却。也有人认为液压系统没有弹性,不能弹射,这是对液压系统的无知。首先对于液压系统是可以缓冲的,有一种油缸叫做缓冲油缸。这是一种缓冲方式,还有一种东西叫做蓄能器,也可以作为缓冲来用,至于能量的瞬间爆发能力来说,蓄能器完全可以达到要求。多路蓄能器,不同压力等级,以及大功率大流量供油油泵机组,完全可以解决油缸的需求。

那么总结一下,利用电磁耦合的无杆油缸还是能够实现飞机弹射需求的,只不过工程上比较复杂其,复杂性并不比蒸汽弹射低太多。

然而为什么我也不支持采用油缸弹射呢,主要是因为液压系统的高故障率和高保障要求,其实对军事系统来说不如气动方便。更何况电磁弹射的很多难点已经解决,离实用化已经很近。比如说直线电机的问题;其实在我看来与磁悬浮列车技术相近,可以借鉴,而上海就有磁悬浮技术火车运行,经过这么多年,估计没什么大问题,而去年看到大功率电容蓄电池已经突破,电力供应问题看来也已经搞定,那么剩下的仅仅就是电源的问题,电磁干扰的问题等等。(当然本人不是学电机工程的,可能还有难题不好解决不懂,请懂行的科普一下。)最后就是工程实践的问题。故此我认为,未来的航母弹射器必是电磁弹射。不是因为蒸汽弹射和液压弹射搞不定,而是电磁弹射巨大优势,以及离实用化只差一步之遥。在没有迫切战争需求的前提下,搞定电磁弹射更适用,也更实际

上面的很多东西涉及到机加工方式问题,可能影响到大家的理解,本人没多余时间画图纸表达,表示歉意。


本文内容于 2013/9/14 15:10:53 被jntnyy编辑

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

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楼主精神可嘉,值得钦佩!

但我一直有一个问题不得其解,就是液压系统如何解决飞机0-100公里的加速度问题!

我理解的航母的弹射系统,并不仅仅像千斤顶这样的东西推举大质量物体,液压毫无疑问可以同时把若干架飞机推动起来,推几百米也没问题。但需要把这个飞机以加速度的方式弹射出去,哪怕是只弹射一架,那也不是液压系统的优势。

我强调“弹射”,而不是“推举”,是提醒液压系统爱好者,液压并不具备蒸汽这样的爆发力,我相信液压能推起你想得到的物体,但要“弹”出去,假如不考虑舰载机自身动力的话,弹射器也应该能做到0-100公里的加速时间只需要3-4秒,液压系统能做到吗?

以物质的气态、液态、固态三种方式来看,蒸汽的爆发力远远大于液态,而水的流动性又远远大于油。所谓爆发力,前提是要被压缩,就压缩倍数而言,气态的压缩倍率最大,而油是最差的,那么也就意味着油的爆发力是最差的。

前一段时间有个网友发明了自己所谓的液压弹射器。我觉得只要是液压,说推举那没问题,但跟“弹射”就沾不上边了,不知道我的理解是否有误。


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