“小车入海 ”,航母电磁弹射的上舰路
一、航母弹射器的从“非主流”到“顶流必备”随着舰载机越来越重、所需跑道越来越长,弹射器在辅助舰载机起飞中的作用愈发突出:在二战初期,航母舰载机仅6%的起飞架次通过弹射器实现;
至二战末,已经超过40%的起降是通过弹射器实现;弹射器也愈发复杂——从早期火药、压缩空气动力再到液压动力,发展如今的蒸汽弹射动力,弹射器与斜角甲板、光学助降系统成为航母的顶流配置,包括“福建”舰立项早期也曾规划安装蒸汽弹射器。
www.wfgg886.cn www.lctfjc.com www.zrtfq.cn
www.qilou88.cn www.wfggc77.com 15923236113
航母蒸汽弹射和电磁弹射技术对比
然而,蒸汽弹射器其结构与性能已到达性能顶峰,为避免作业时对气缸活塞形成较大侧压,使用时对海况、航向与侧风角度、纵倾角都有极为严苛的限制条件;典型蒸汽弹射器的加速度峰均比为1.15~1.2,弹射末速度误差可达2.57m/s以上,推力不稳定,舰载机机体受力不均衡容易受损。而一套蒸汽弹射器系统总重量达500余吨、1100立方米以上;日常使用与维护需要上百人作业。如何让弹射器更高效、更轻小、运行维护更便捷廉价,电磁式飞机推射系统(EMALS,简称电磁弹射器)应运而生。
二、电磁弹射才是未来航母的最佳选择
从总体上看,电磁弹射器的基本原理是先将航母上供给的电能通过某种储能装置储存起来 ,然后在弹射过程中利用直线电机快速转化为飞机的动能进行释放。
电磁弹射器相对蒸汽弹射器闭环操控、操作自由度高、适应性好
电磁弹射器除了准备时间短、维护成本低、占用空间小外,相比于蒸汽弹射器,电磁弹射器的优势就是具有闭环反馈和更加灵活的推力操控,不仅可以发射更重的舰载战斗机,也可以用于发射更轻的舰载无人机,而且推力更加线性,对舰载机的损伤更小。
电磁弹射器对舰载机更加友好——相比而言电磁弹射器通过优化弹射曲线/采用闭环反馈实时控制等手段,加速度峰均比可达1.05,弹射末速度误差可控制在0~1.5m/s以内,且输出能量调节范围大。从而大幅减小对舰载机的冲击,有利于飞机结构的设计,并可使机体使用寿命提高3成;更能适应未来飞翼等构型的舰载机特别是无人机弹射需求。
作为新一代航母的标志性技术,我国早在本世纪初就开展电磁弹射有关技术的深入研究 ,于2017年下半年确定为我国航母配套弹射器。
我国某测试基地内的电磁弹射器(左)与蒸汽弹射器(右)
自2016年下半年起,福建舰采用的电磁弹射器,已在位于渤海湾畔的舰载机综合试验训练基地进行了海量的陆地弹射试验,积累了丰富的试验数据。
三、为什么“小车弹射入海”不简单
电磁弹射器关键技术主要有六大分系统:能量接口分系统、能量存储分系统、电力调节分系统、能量分配分系统、直线电机分系统、弹射控制分系统,都经过了多年研究并已经成熟。并在全球各行业领域不同程度应用,从理论上电磁弹射器的研制不存在难以克服的障碍。
电磁弹射系统构成示意图
但理想有时难免与工程实践有所差距,仅在舰上条件将上述系统整合运行就非易事。经过安装正确性检查并进行系统联调结束后,还要在舰载真实环境下进行弹射。
接受陆上电磁弹射测试的歼15
因而在下水到服役这段时间,福建舰上的弹射器会先后经历空载测试、静载荷测试、实机测试。前不久福建舰将一辆配重测试红色小车弹射到福建前面的港池水中并激起水花。这一幕也曾经被美国海军用来测试航母上的电磁弹射器。尽管与真正的舰载机相比这辆“小车”其貌不扬,但为实现这“成功一弹”美国曾经用了4年。
美国“福特”号航母小车电磁弹射试验
早在2011年,美国成功在陆上利用电磁弹射器放飞了舰载机,但直到2015年6月5日,美国海军和纽波特纽斯船厂在已下水19个月的“福特”级航母首舰(CVN-78)上才完成了小车电磁弹射试验,成功弹射配重为36吨(F-35C舰载机最大重量为31.75吨)小红车,成为首个在航母上被电磁弹射系统弹射的载荷。与“福特”号相比,福建舰在下水后18个月内即利用弹射小车开展静载荷测试,也体现出我国电磁弹射技术相对成熟稳定。
相关新闻