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中國002型航母將配置4部蒸汽彈射器?軍事專家解析

近日有媒體報導稱, 最快於今年年底下水的002型航母將配置4部蒸汽彈射器, 而非美國“福特”號航母上採用的電磁彈射器。 就此,

美國有軍事專家評論說, 002型航母還沒下水就已經落後了。

那麼, 蒸汽彈射器與電磁彈射器究竟有多大差別?我國航母為何不採用電磁彈射技術?海軍軍事專家李傑18日接受科技日報記者專訪時說:“電磁彈射雖有諸多優勢, 但蒸汽彈射技術相對成熟, 可靠性更高, 從蒸汽彈射過渡到電磁彈射需要一個過程, 不可能一蹴而就。 ”

蒸汽彈射劣勢明顯

美國軍事專家指出, 002型航母預計將使用4部蒸汽彈射器, 這是其落後的關鍵性因素。 因為相比電磁彈射器, 蒸汽彈射器的劣勢相當明顯。

對此, 李傑表示, 對一艘航母而言, 艦載機彈射器的選擇至關重要。 當今9個擁有航母的國家中, 有6個使用滑躍起飛技術, 其餘3個(美國、法國和巴西)則採用蒸汽彈射器。

美國即將服役的“福特”號航母將裝備電磁彈射器。

蒸汽彈射技術的劣勢主要表現在三個方面:一是蒸汽彈射器體積大、重量重、效率低、對艦上輔助系統要求高, 運行和維護費用相對較高。 而相比之下, 電磁彈射器的構成元件就很少, 體積只有425立方米, 重225噸, 尚不及蒸汽彈射器的一半。 此外, 蒸汽彈射器的機械磨損很嚴重, 尤其是金屬密封條, 艦載機每彈射一次都會與之摩擦一次, 更換量非常大。 統計數字顯示, 運轉蒸汽彈射器的費用占整個航母全部設備維護費用的80%, 差不多需要500人來保證蒸汽彈射器的運行和維護。 蒸汽彈射器彈射艦載機還需要消耗大量的淡水。 以美國尼米茲級航母為例, 每彈射一架艦載機,

就需要消耗一噸淡水。

二是蒸汽彈射器輸出功率遠不及電磁彈射器, 這不利於艦載機在較短距離內快速彈射起飛, 從而大幅減少了日出動率。 理論與實踐都表明:現役美國尼米茲級航母的蒸汽彈射器效率只有5%左右, 如果採用電磁彈射器, 則可將輸出功率提高到60%。 蒸汽彈射系統在使用前預熱需十幾個小時甚至24小時, 電磁彈射系統從關閉時的冷鐵狀態到發射準備狀態只需15分鐘。

三是蒸汽彈射器只能彈射一定重量的艦載機, 一些艦載無人機就無法彈射。 而電磁彈射器的能量輸出調節範圍遠大於蒸汽彈射器, 彈射過程不僅加速均勻且力量可控, 彈射幾十公斤重的艦載無人機也不在話下。 此外, 電磁彈射器的推力啟動段沒有蒸汽彈射那種突發爆炸性的衝擊,

這不僅大大延長了飛機和部件的結構壽命, 而且降低了對飛行員身體承受能力的要求。

技術雖老, 但可靠實用

電磁彈射器雖然優點很多, 但其決策與研製過程遠比蒸汽彈射器要複雜和漫長得多。 蒸汽彈射器從研發到大量使用, 只花了10年時間, 而電磁彈射器則用了30多年。

蒸汽彈射器的問世緣于二戰末期噴氣式飛機的出現。 鑒於高能彈射的急迫需要, 美、英等國決定著手開發一項新的彈射技術。 短短幾個月的時間, 英國便完成了從提出方案到製造出演示裝置的整個過程;隨後, 英國海軍又展開了初步試驗。 1952年, 英國海軍開始在“英仙座”號航母上對蒸汽彈射器試驗取得成功,

很快開始裝備部隊。 1954年6月1日, 美國在“漢考克”號航母上對蒸汽彈射器裝備完成彈射操作。 從此, 航母裝備蒸汽彈射器日漸普遍, 整個過程只花了10年時間。

而電磁彈射器的研究則始於1982年, 直到即將服役的美國福特號才裝備上電磁彈射器。 過去30多年來, 電磁彈射器研發計畫問題不斷, 試驗頻出故障, 造成計畫延遲, 費用超標。 2010年1月12日, 在美國新澤西州赫斯特湖航空工程站進行的電磁彈射試驗中, 彈射器拖梭反向移動, 猛烈撞擊在甲板張緊器上, 造成系統硬體損傷。 該故障對於直線電機電樞和甲板張緊器造成的損傷是不可修復的。 這一事故使計畫整整拖後了兩個月。 美國個別議員甚至擔心, 電磁彈射技術的風險超過了它的優勢。

李傑說,蒸汽彈射器已使用了半個多世紀,其高可靠性早已得到有關專家的認可和飛行實踐的驗證。時至今日,在近千萬次的艦載機彈射起飛中,尚沒有一架因裝置本身故障而出事故。而電磁彈射器還未經過實踐檢驗,一時半會兒還很難斷言它是否安全可靠。我國002型航母採用蒸汽彈射器,正是出於這方面的考慮。

電磁彈射器裝備航母尚需時日

此前,有媒體報導稱,我國自主研發了電磁彈射器,目前已經開始了蒸汽彈射器和電磁彈射器的對比測試,無論是彈射強度還是彈射次數,電磁彈射器都已經得到驗證,接下來要解決的就是電磁彈射器的可靠性問題。中國工程院院士、動力與電氣工程專家馬偉明指出:“中國電磁彈射技術上航母完全沒有問題,這項技術甚至領先於美國。”

對此,李傑指出,電磁彈射器從技術成熟,到達到工程化和實用化程度,並最終裝備到航母上,並形成一定的戰鬥力都需要大量的時間,絕非一蹴而就。

首先,如果裝備電磁彈射器,可能需要對航母的甲板、控制系統、甲板下方等部位進行重新設計。從美國“福特”號航母經驗來看,除了安裝電磁彈射系統外,還包括升級的核動力裝置,更大的甲板、更先進的攔阻索技術、雙波段雷達、更多的艦載機等,不僅舊的裝置技術有革命性改進,還有新的技術裝備需要上艦,對電磁彈射系統的各種設備的體積、重量提出了新要求。而各種設備的體積、重量均處於未定型狀態。其他部位設備設計改變與否,也將影響衝擊到彈射系統的設計製作,影響到整個艦體的佈局。

此外,電磁彈射器用電量驚人,對常規動力航母是個巨大的挑戰。李傑指出,電磁彈射器彈射艦載機時,必須依靠強迫儲能裝置。該裝置的最大不足是電能不像蒸汽可以大容量儲存。作為電磁彈射器關鍵部件的強迫儲能裝置,在艦載機起飛時需對其加速做功。每台強迫儲能裝置算上損失,充電功率約為4兆瓦;如果4部電磁彈射裝置同時充電,則充電總功率可達16兆瓦。如果再加上電磁軌道炮、鐳射武器和升降機等其他設施的用電量,航母總功率必須達到60兆瓦以上,方能滿足要求,如果不是採用核動力裝置,僅電磁彈射器充電都會影響其他系統的用電。

此外,如何遮罩電磁輻射減少對人體傷害和電磁干擾問題、快速散熱以減少彈射間隔提高彈射效果等問題,都是航母裝備電磁彈射器亟待解決的問題。

(題圖為網友繪製的國產航母想像圖) 記者 姜 靖

李傑說,蒸汽彈射器已使用了半個多世紀,其高可靠性早已得到有關專家的認可和飛行實踐的驗證。時至今日,在近千萬次的艦載機彈射起飛中,尚沒有一架因裝置本身故障而出事故。而電磁彈射器還未經過實踐檢驗,一時半會兒還很難斷言它是否安全可靠。我國002型航母採用蒸汽彈射器,正是出於這方面的考慮。

電磁彈射器裝備航母尚需時日

此前,有媒體報導稱,我國自主研發了電磁彈射器,目前已經開始了蒸汽彈射器和電磁彈射器的對比測試,無論是彈射強度還是彈射次數,電磁彈射器都已經得到驗證,接下來要解決的就是電磁彈射器的可靠性問題。中國工程院院士、動力與電氣工程專家馬偉明指出:“中國電磁彈射技術上航母完全沒有問題,這項技術甚至領先於美國。”

對此,李傑指出,電磁彈射器從技術成熟,到達到工程化和實用化程度,並最終裝備到航母上,並形成一定的戰鬥力都需要大量的時間,絕非一蹴而就。

首先,如果裝備電磁彈射器,可能需要對航母的甲板、控制系統、甲板下方等部位進行重新設計。從美國“福特”號航母經驗來看,除了安裝電磁彈射系統外,還包括升級的核動力裝置,更大的甲板、更先進的攔阻索技術、雙波段雷達、更多的艦載機等,不僅舊的裝置技術有革命性改進,還有新的技術裝備需要上艦,對電磁彈射系統的各種設備的體積、重量提出了新要求。而各種設備的體積、重量均處於未定型狀態。其他部位設備設計改變與否,也將影響衝擊到彈射系統的設計製作,影響到整個艦體的佈局。

此外,電磁彈射器用電量驚人,對常規動力航母是個巨大的挑戰。李傑指出,電磁彈射器彈射艦載機時,必須依靠強迫儲能裝置。該裝置的最大不足是電能不像蒸汽可以大容量儲存。作為電磁彈射器關鍵部件的強迫儲能裝置,在艦載機起飛時需對其加速做功。每台強迫儲能裝置算上損失,充電功率約為4兆瓦;如果4部電磁彈射裝置同時充電,則充電總功率可達16兆瓦。如果再加上電磁軌道炮、鐳射武器和升降機等其他設施的用電量,航母總功率必須達到60兆瓦以上,方能滿足要求,如果不是採用核動力裝置,僅電磁彈射器充電都會影響其他系統的用電。

此外,如何遮罩電磁輻射減少對人體傷害和電磁干擾問題、快速散熱以減少彈射間隔提高彈射效果等問題,都是航母裝備電磁彈射器亟待解決的問題。

(題圖為網友繪製的國產航母想像圖) 記者 姜 靖

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