外国卫星首次曝光中国航母弹射器

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导读:近日,多幅疑似中国航母弹射器试验装置的卫星图片出现在国外军事网站上,照片中清晰的出现了一条弹射器轨道和其辅助实验设备。有外媒称,中国正在进行蒸汽弹射器和电磁弹射器系统的研制工作,早在上世纪90年代就开始相关的预研工作,近年来已经成功开展了重载荷弹射试验。军事观察人士认为,中国未来的国产航母必须装备舰载机弹射器,这是迟早的事情。  目前,世界上具备研制和生产舰载机弹射器的国家极少,美国是世界上唯一生产实用化舰载机弹射器的国家,也是第一个实用电磁舰载机弹射器的国家,法国航母上的弹射器也只能购买美国产


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近日,多幅疑似中国航母弹射器试验装置的卫星图片出现在国外军事网站上,照片中清晰的出现了一条弹射器轨道和其辅助实验设备。有外媒称,中国正在进行蒸汽弹射器和电磁弹射器系统的研制工作,早在上世纪90年代就开始相关的预研工作,近年来已经成功开展了重载荷弹射试验。军事观察人士认为,中国未来的国产航母必须装备舰载机弹射器,这是迟早的事情。 目前,世界上具备研制和生产舰载机弹射器的国家极少,美国是世界上唯一生产实用化舰载机弹射器的国家,也是第一个实用电磁舰载机弹射器的国家,法国航母上的弹射器也只能购买美国产品。据悉,生产和研制蒸汽弹射器的难度在于密封结构和材料,而电磁弹射器的难点在于蓄能。(图片右上角是疑似弹射器实验基地的卫星图片)

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此前,官方曾表示,中国绝对不可能只有一艘航母。那就意味着中国将拥有多艘航母,未来的中国航母肯定会比辽宁舰有很多改进,如果说将来的航母基本外形大致一样,后一艘可能在电子设备、舰面的保障设施、动力装置、器装备方面,都会有一些改进和提高。如果说将来发展新型的航母,可能就会出现一些突飞猛进的变化,甚至类似有点代差的改进,外形肯定不一样,甚至会采用弹射器,在雷达系统、通信设施,甚至武器装备、动力装置上,都可能会有一些大的改进和提高。(图片为疑似弹射器的基地设备全图)

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图片中可以看到一条轨道从蓝色房子中延伸出来,在轨道上有疑似滑块的设备。航母弹射器是使舰载机快速起飞的重要设备,弹射起飞比我国辽宁舰上采用的滑跃起飞更加高效,是目前美军航母采用的唯一舰载机起飞手段,航母弹射器对于舰载战斗机快速进入空中战位,提高作战效能具有什么重要的作用,我国发展航母弹射器属于情理之中的事情。重型飞机要想从航空母舰上起飞,必须使用蒸汽弹射器或电磁弹射器。在飞机起飞前,由位持器钢圈把尾部扣在一个坚固点上,飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个“滑梭”内,滑梭以挂钩钩住飞机

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中国海军辽宁舰采用滑跃起飞。区别于弹射式起飞和垂直起降,滑跃式起飞也是舰载机的一种起飞方式。滑跃式起飞是让飞机从12°左右的滑跃式甲板起飞。这需要飞机发动机具有很强的推动力,在短时间、短距离内推动飞机达到起飞速度 。

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滑跃式起飞的油耗大:滑跃式起飞中舰载机发动机推重比大,会耗费大量燃料(最高可达容量的1/3),使作战半径缩小。一般不用于起飞大型飞机:如预警机,运输机等。预警任务只能依靠不能担任指挥协调任务的预警直升机。

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滑跃式起飞的操作难度大:就操作难度来讲,弹射和滑越两种起飞方式不具有可比性。因为其难度各有不同特点。在高海情的状况下,滑跃式甲板的颠簸可能导致舰载机在滑行时比弹射式更难以控制,可能发生偏航。而弹射式滑行是锁定的,不容易偏航(但是难度因飞行员而异,有的飞行员认为滑跃式飞行更加简单。)

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滑跃式起飞的起飞时占用空间大:起飞时需要甲板面积大,滑跃需要较长跑道,甲板面积要大过相同战力的弹射式。但这还不是最严重的,最严重的是飞机起飞偏航问题。因为滑跃起飞飞机是自由的,不象弹射起飞那样锁死在弹射器上,又都是双发飞机,两发动机微小推力差引起滑行偏航,虽然还能起飞,但跑道宽度就要求大了,更恶化了甲板条件。

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图为美军官员视察电磁弹射器。电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置,已由美国最新下水的(2013年10月11日)福特号航母首先装备。与传统的蒸汽式弹射器相比,电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。

美军为何要采用电磁弹射器?这是因为这种弹射器有很多优点,首先是加速均匀且力量可控。C-13-1型蒸汽弹射器发射是最大过载可以达到6g,,而整个行程的平均加速度仅有2g多一点,F/A-18战斗攻击机飞行员常常调侃C-13-1弹射器在后段往往没有飞机自身的发动机加速得快。随着速度和气缸容积的增加,过热蒸汽的膨胀绝大多数能量用于蒸汽本身的加速和推动上了,而体积增加后气体膨胀所需蒸汽的比例成立方关系增加。蒸汽弹射器长度和气缸容积几乎达到极限,到弹射冲程的末端,蒸汽基本上只能加速活塞,对飞机的帮助不大。电磁弹射器的推力启动段没有蒸汽那种突发爆炸性的冲击,峰值过载从6g可以降低到3g,这不仅对飞机结构和寿命有着巨大的好处,对飞行员的身体承受能力也是一个不错的改善。此外,由于电磁弹射的加速和弹射器的长度没有关系,除了受到气动阻力和摩擦阻力的影响外,弹射初段到末段的基本加速度不会出现太大的波动,这就比蒸汽弹射的逐步下降来得更有效率。根据计算,平均加速度一样时,电磁弹射器可以比蒸汽弹射击让飞机多载重8%~15%。

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蒸汽弹射器的应用迄今已经超过半个世纪,不但在技术设计上已经相当成熟,而且其结构和部件技术也有很大程度的公开。事实上,限制弹射器设计制造的瓶颈已不复存在,中国制造蒸汽弹射器的成败只取决于原理与液压弹射器差异不大,只是利用功率性能更好的蒸汽替代液压油,用开缝气缸替代了传统的活塞一顶杆结构。根据国外发展蒸汽弹射器的经验,开缝气缸的难题主要集中在生产工艺和安装精度,弹性密封则以材料和工艺为难点。

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高精度缸体制造现在并不存在工艺上的难题,激光定位等先进装配定位在安装精度上已远超过国外六七十年代的标准。弹性密封件寿命曾经是中国橡胶工业找期存在的弱点,这一难题直到本世纪初才基本得到解决,但以橡胶和先进非金属材料为依托的新材料体系已能够基本解决高压密封带的气密、摩擦、高温和寿命要求。真正制约中国发展蒸汽弹射器的并不是设计水平,也不是加工和装配上的难题,而是缺乏技术积累和相关经验的基础空白。依靠新技术不可能填补这个空白,只能在实际操作中发现并解决问题,依靠开发、使用、失败、完善、解决、成功的完整过程,才能够在技术和应用方面打下系统完整的基础。

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很多媒体在讨论航母的时候,经常把动力系统忽略掉。因为相比航母巨大的外形、威武的舰载机、规模庞大的护航编队,深埋在内部的动力系统确实不太显眼。相对于航空发动机,水面舰艇发动机再怎么“不给力”,毕竟还能在海面上飘着走;而作战飞机发动机一“犯病”,飞行员就准备跳伞吧。然而航母不仅是一个浮动平台,它就像现代战机一样,也需要极为充沛的动力,来满足高航速和舰上设备的需要。此外弹射器对于航母的意义已经众所周知。正如很多专家预测的那样,中国未来的国产航母,也势必面临采用何种弹射器的问题。无论蒸汽弹射器还是电磁弹射器,不但本身是高工艺、高技术的代表,而且和航母的动力息息相关。因此,航母动力是衡量航母性能的一个非常关键的指标和核心技术问题。

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首先,充沛的航母动力能够满足航母高航速这一实际的战术需要。第一,航母舰载机的起降需要航母保持一定的速度。航母舰载机起降,本质上说就是在海上的一个机场起降。从物理学的基本规律来说,飞行器能够起飞,就是必须达到一个必要的起飞速度。美国的核动力航母号称可以0速度弹射,但这是基于美军舰载机航空动力和弹射器的强大。即便如此,美军也要常保持在20节和迎风的状态下起降,以减轻弹射器的压力。

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对于滑跃式起飞的航母,航母的速度就更加重要。由于没有弹射器,舰载机起飞的重量就要受到限制,而航母航速如果降低,就进一步恶化舰载机的起飞重量,直接影响其作战半径和武器挂载能力。这就意味着航母的综合作战能力大幅缩水

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除了航母的高速机动需要强劲的动力,蒸汽弹射装置和航母动力也有很大的关联。美国C系列弹射器一些早期型号,如C-7,就是受限于“福莱斯特”号航母的主动力锅炉,弹射速度提不上去。后来使用了专用的蒸汽补燃加压锅炉,才将蒸汽压力提高了一倍,提升了弹射器的弹射能力。即使是C-13弹射器,也有诸多的限制。它一次弹射就要消耗625公斤的蒸汽和1吨左右的缓冲淡水。蒸汽在弹射后散失到外界,如果航母以每分钟1架的速度进行紧急弹射起飞,那么连续弹射8架飞机之后航母的主动力蒸汽就会损失20%,整个动力就会损失32%,航速就要下降8节。可见如果是单纯的蒸汽动力航母,已经无法承受重型弹射器的消耗,即使研制了弹射器,也会由于动力蒸汽输出的限制,而限制弹射重量和效率,进而限制舰载机的作战性能。因此美国研制核动力航母,除了应对全球巡航以外,也和弹射器的蒸汽巨大需求有很大关系。

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在蒸汽弹射器发展到极限,更先进的电磁弹射器就应运而生。中国能否应用电磁弹射装置,不但取决于弹射器本身的研制,还受限于舰艇本身的电力输出水平。传统的航母推进系统和电力系统是两个相对独立的系统。动力的大部分能量用于推进舰艇前进,小部分带动舰载的发电设备来为舰载电子设备提供电能。但航母发展到今天,电子设备对供电需求不断增大,例如“辽宁”舰舰岛上的四个相控阵雷达;而同时电磁弹射器、激光炮、电磁炮等未来可能装备航母的高能量武器,也提高了对电能的需求。相比上一代航母,这些新型武器和设备将加大改变航母的能量供需结构。




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