[原创]未来航母舰载机弹射技术之探讨

未来航母舰载飞机弹射技术的探讨

——关于空气悬浮式弹射技术的构想

一、 技术背景

目前,世界上拥有航母的国家,其航母舰载机基本上用的起飞加速方式基本有两种。一种是蒸汽弹射式起飞加速方式;另一种是滑跃式起飞加速方式。滑跃式起飞是从过去滑跑式演化而来的方式,它需要的起飞加速距离相对较长,起飞的间隙也大;虽然它与蒸汽式弹射技术相比,有着技术难度小,安全性能高,运行成本低等优点。但是,它对舰载机的载重量限制很大。有资料表明,用滑跃式起飞的舰载作战飞机的作战能力,只有蒸汽弹射式起飞的舰载作战飞机能力的30%|—50%。因此,相比之下,蒸汽式弹射起飞方式有着很明显的优势。虽然,蒸汽式弹射技术也有着技术设备复杂、事故风险大、运行成本高、消耗能源多等缺陷。但是,因为其作战能力强、起飞速度快、起飞间隙小等特点,而为大多数拥有航母的国家所青睐。

不过,因为蒸汽式弹射这项技术的知识产权为美国所独有。其技术转让费用之高,条件之苛刻,而令很多想发展航母的国家望而生畏。而且,美国出于自身的国家安全考虑,有些国家即使花钱也未必能够买到。

当前,随着世界风云的变幻,军事科技的突飞猛进,战争的模式也发生了重大的改变。特别是更加先进的导弹和雷达技术的发展,催生了“超视距远程精确打击”这一战争新模式。而作为这种战争新模式的主角,航母舰载机的功能、载重量必然随之大幅增加。而舰载机重量的增加,肯定会导致舰载机在起飞加速时的阻力加大。为解决阻力增加这一问题,面临两种选择,要么选择加长起飞加速的距离;要么选择增加航母弹射装置的功率。以此来抵消因为舰载机重量增大而增加的阻力。而加长起飞的距离,必将会使得航母的体积更为庞大。而选择增加航母弹射装置的功率,也同样面临不少的困难。可是,未来的军事科技的发展,很迫切地需要一种更先进、功能更完善的新型舰载机弹射技术。

有消息称,美国似乎已经率先研制出了一种“电磁式弹射技术”,据称其功率非常强大。可是,乞今为止,因为外界对此了解甚少。也没见美国方面将此用于实战,对此猜测颇多。有文章分析认为,这很可能是美国释放的一种战略烟幕,借以误导别国的研究方向。以达到继续巩固其技术垄断地位的目的。文章也坚称,电磁式弹射技术的理论上有明显的漏洞,而且,即使理论上勉强可行,但是,其设备的制造难度非常之高。因为,以世界的现有科技水平和制造能力,根本就制造不出来。由于掌握的资料有限,本文对此不作过多的赘述。

二、 舰载机弹射技术的原理

所谓航母舰载机的弹射装置,其实就是一套帮助舰载机起飞加速的辅助系统。它的主要作用是把处在待飞状态的飞机从零速度,瞬时加速到高速的起飞状态。整个的加速过程,就是一个使舰载机摆脱引力与阻力的过程。理论上讲,决定物体运动速度因素有两个,一是物体的质量;二是驱动物体运动的力度。换而言之,就是航母舰载机的重量越重,所产生的运动阻力就越大,也因此需要加速的功率就也能越大。

从发展的趋势来看,舰载机的功能和重量,只会朝着进一步增加的方向发展,这是个不容改变的事实。因此,发展**功率的舰载机弹射技术,几乎成了这一领域的唯一选择。

只是,选择发展**功率的弹射技术,也必然带来一系列的技术困难,例如,支持技术发展的科技水准、复杂设备的制造能力、性能超强的制造材料、以及大容量的能源供应系统等。

以能源的供应系统而论,发展更大功率的弹射技术,就意味着更多的能源消耗,将迫使航母不得已增加能源系统配置以及能源的储备。其结果是航母的体积将变得更大。这不仅仅是会消耗更多的能源的问题,更致命的是,庞大的体积,使航母的隐身以及自身防卫能力大为降低,很容易成为敌方的靶子。单从这一条分析来看,无疑不符合未来战争的要求。如此看来,单纯地依靠增加弹射功率的做法,是不可取的。

三、 关于空气悬浮式弹射技术的构想(以下简称为本构想)

本构想是以不依靠增加功率为前提,立足于着重减少舰载机的弹射阻力。从而达到无需增加弹射功率的目的。具体的方法如下:

于航母的甲板之上,设置一个大小可以刚好容纳舰载机的平台,(暂且称其为助飞平台)平台为钢质等混合结构,由轨道或者是其他方式控制其移动方向。将待飞的舰载机置于平台之上,并用平台上的机械活扣勾住飞机的前后起落架,使舰载机牢牢地固定在平台上。在平台的尾端,安装着单个或者是两个空气引流罩(分别对应单发和双发引擎),用引流罩紧紧地罩住舰载机引擎的排气口。当舰载机发动引擎作预备飞行时,由其引擎所喷出的高温、高压气流经由引流罩的管路,去到助飞平台的底部,并由设置于底部的多组喷嘴喷出。这股喷出的高温高压气流,会在航母甲板和助飞平台之间产生一种巨大的推力,这股推力会迫使助飞平台向上抬升。从而使助飞平台始终处于一种悬浮状态(类似于汽垫船的原理)。此时,助飞平台的移动阻力几乎为零。如此,这时只需要对助飞平台施以很小的牵引力,或者是推动力,就能非常轻松地使助飞平台进行高速移动。一旦达到预定的速度时,固定飞机起落架的活扣就会生动弹开,让飞机脱离助飞平台起飞。

四、 技术比较与分析

本构想的一个重要的突破在于,它非常巧妙地利用了喷气式舰载机引擎产生的高温高压气流(这种气流过去被浪费掉了),用以去抵消因为舰载机重量而产生的弹射阻力。这个突破的重要之处在于,不仅仅是大大地减少了弹射加速的功率和为航母节约了大量的能源。而且,还彻底地颠覆了过去那种由单向发力的弹射方法,对未来的弹射技术发展,具有深远的影响。

本构想的另一重要之处在于,可为航母减少许多复杂的设备以及相应的舰面辅助人员。对于航母而言,每减少一种多余的设备,就意味着减少许多的制造和运行成本。每减少一名辅助人员,就意味着减少一分事故风险。比如:

1) 因为弹射阻力很少,因此可以考虑使用功率较小的电能驱动的牵引设备,或者是其他的势能推力来作为加速力。以取代蒸汽式弹射方法。如此,就可以减掉包括高压蒸汽贮汽罐等一系列的复杂设备。为航母节省大量的空间。

2) 用引流罩取代了航母偏流板的作用。航母偏流的设置,本来是用于阻挡舰载机喷出的高温高压气流,以保护后方的设备以及人员安全的。而且,为了使偏流板不被高温损坏变形,还得使用大量的淡水为其冷却降温。有关资料表明,每弹射一架的飞机,大约需要消耗一吨左右的淡水。

3) 从另一点分析,舰载机弹射阻力的减少,相应的来说舰载机的加速距离也应该缩短。如果是这样的话,那么未来的舰载机完全有可能从机库直接弹射起飞。这样,既避免了用升降机上下搬运次数,也为航母腾出了更大的空间。更为重要的是,还能使舰载机完全不受气象、能见度、风力、风向等条件的限制,真正实现全天候飞行。同时,这些条件也完全能够使中、轻型航母可能弹射常规舰载机。

4) 用助飞平台上的活扣来固定舰载机,以替代原来用楔子去固定的老方法。不但可以减少人为事故的产生,也同时可以省去了楔子操作员(外号挑夫)的编制。

5) 如果后期设计合理,完全可以现实由舰载机飞行员自主操控弹射过程的条件。这样,既可以减少因为配合失误而造成的事故,还可以省去弹射操作员(外号弹弓手)的编制。

五、总论

通过以上的比较与分析,不难看出本构想的科学性与合理性。以目前的科技能力,完全可以实现本构想的目标。本构的配套设备少;运行成本也少。不仅能为航母节省很多的能源消耗。还可以为航母节省大量的空间。可以这么讲,本构想是取代目前航母舰载机起飞加速技术的最好选择。本构想的设计具有可前瞻性,因为即使未来的舰载机的重量、功能如何增加,只要是其引擎的动力匹配,都对未来的航母弹射功率影响不大。这就使得未来的航母以及舰载机的发展,突破了一个重要的技术瓶颈。但是,本构想只适用于喷气式舰载机。对于航母预警机、电子侦察机、无人机等非喷气式舰载机的弹射技术,因本文篇幅有限,本人另行著文论述。

六、个人声明

本构想是属于本人的一种技术性构思。不涉及任何军事以及国防机密。如果文章中有与别人的某处有雷同,那纯属巧合。如有引用本文之处,请注明出处,以示对本人的尊重。

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

猜你感兴趣

更多 >>

评论

评 论

热门评论

 以下是引用荒凉泉 在第21楼的发言:

 以下是引用6188959b 在第2楼的发言:
楼主你根本没考虑动量么,这玩意是没有摩擦阻力了,可弹射器要客服的主要根本不是摩擦力好不,你算过要把这么个几十吨甚至上百吨的平台加速到200节的速度需要多大的拉力么,你不会以为摩擦力减小后加速用的能量就小到可以忽略了么,相反,加上这么大的平台反而更难了。而且加速后你怎么让他停下来,这么大东西比飞机还重多了,然后直接砸到船头上么,不是喷你,你连初中物理都没学好,这玩意根本就一个坑爹货啊。

嘿,我初中物理确实不咋地,可我语文好象比你强点。谁告诉你助飞平台有几十吨了??连我自己还不知道平台的重量,你从何得知的?!再说了,重量的阻力跟摩擦的阻力是一回事吗?我不想坑谁的爹!我就是爹!

你还是先搞明白动量是什么在说吧,一架重型飞机满载满油30吨以上,你算算那个平台要多重(强度不够是没法进行弹射的)表拿铝合金薄铁皮糊弄人,另外你真的知道动量是怎么回事么,一架气垫船,你以为他的推进功率是多少,跟一个自己家用的电风扇一样么,拜托你去查查资料在反驳好不。注意,航母弹射器要求的是在一秒多的时间内加速到足够起飞的速度,而这个能量的需求,摩擦阻力只占很少的一部分,主要的功率都是用于客服惯性做功,如果你真的明白什么是惯性,什么是做功的话。

16楼黑松

1·气悬浮弹射的技术基础现在世界各国达到什么程度?技术障碍有哪些?“有消息称,美国似乎已经率先研制出了一种“电磁式弹射技术”,据称其功率非常强大。可是,乞今为止,因为外界对此了解甚少。也没见美国方面将此用于实战,对此猜测颇多。有文章分析认为,这很可能是美国释放的一种战略烟幕,借以误导别国的研究方向。以达到继续巩固其技术垄断地位的目的。文章也坚称,电磁式弹射技术的理论上有明显的漏洞,而且,即使理论上勉强可行,但是,其设备的制造难度非常之高。因为,以世界的现有科技水平和制造能力,根本就制造不出来。由于掌握的资料有限,本文对此不作过多的赘述。········”

2·多了解一下电磁弹射技术:米国电磁炮已成功得进行陆上实验,计划用于频海战斗舰,并已开发航母电磁弹射技术。该技术在能量消耗、弹射间隔时间、效费比等方面比蒸汽、滑跃起飞有极大的进步。该技术瓶颈在舰船电站发电能力及储能技术上!我国已掌握蒸汽弹射技术,海军工程技术学院马伟明教授发明的舰船发电技术已走在世界前列(不泄密,详见公开文献,否则也不会顺利当选年轻的中国工程院院士),已用于我国某型艇上(常规大型舰的耗电水平相当于一座中等城市的日常用电)!我们的电磁弹射研究·······不久的未来,中型以上航母会用电磁弹射技术,保不准偶们会是第一个!!!

你的这个设想违背了最基本的物理原理——能量守恒定律。本来飞机的发动机之推动飞机,现在又加上了个平台,里还是原来那个推力,而质量变大,加速度变小。“助飞平台的移动阻力几乎为零”是不对的,悬浮的平台运动时同样受到空气的阻力,随意这是的阻力不光是飞机受到的阻力,而是又加上了平台所受到的阻力,总阻力变大。在同样的距离(你没有考虑平台移动也是要牺牲跑道长度的),这种设计飞机起飞的速度到不了不佳平台时的1/5。我说的这些请你仔细想想。

阻力不大,根本就不是飞机起飞的关键影响因素,最关键的是起飞时飞机的加速度,对飞机加速度影响最大的是飞机前进的推力,一部分来自发动机推力,这个无法改变,一部分就是来自于弹射力,这个才是技术设计的关键部分,而不是你去解决阻力的问题,那点阻力还不及发动机推力的百分之一,汽车都可以牵着飞机走,没有多少阻力

楼主:你就是闭门造车,两耳不闻窗外事对吧?

……“为表彰海军工程大学教授马伟明在科技创新领域的突出贡献,中央军委主席胡锦涛签署通令,为他记一等功。”

……“某型舰船特种电力技术,目前只有个别发达国家掌握。马伟明率课题组集智攻关,提出了具有当今世界先进水平的设计方案。然而,没有人相信他们能搞出来,原因是我国在这方面技术积累不够。对此,马伟明横下一条心:“哪怕少活十年,也要攻下特种电力技术难关!”

经过5年的不懈冲刺,马伟明带领项目组完成了样机研制和试验的全过程,43项关键技术全部被攻克,申报国防专利32项。中国科学院、中国工程院7位院士在对这一重大成果评审时激动不已,认为这项重大关键技术的突破,其意义不亚于“两弹一星”和载人航天。”

以上的报道,您猜不出来是什么东西么?

更多精彩内容

热门图集