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電磁彈射裝置為何被稱為航母利器?美國鑽研21年,我國用11年超越

作者:雷澤希羅多德

航母是每個國家綜合國力的象征,其本質是裝載戰機的軍艦,在陸地上,戰機有足夠的跑道進行起飛,但是在航母上,可供起飛的範圍是有限的。為了攻克這個難關,進一步提高戰機起飛的效率,美國苦苦研究了21年,才研究出電磁彈射裝置,而中國僅用11年就掌握了這項技術。電磁彈射技術究竟是什麼?為何被稱為航母利器?

1910年11月14日,一名美國飛行員駕駛戰機從一艘巡洋艦上起飛,創造了人類戰機第一次從軍艦上起飛的曆史。1912年5月2日,一名英國海軍駕駛戰機從正在航行的戰列艦上成功起飛,此舉不僅創造了飛機從航行中的軍艦上起飛的先例,更為各國科研人員提供了靈感。

電磁彈射裝置為何被稱為航母利器?美國鑽研21年,我國用11年超越

1912年,為了解決水上飛機的裝載運輸問題,英國海軍想到了辦法,他們将一艘巡洋艦改裝成能容納飛機的船隻,試驗成功後,他們又将三艘渡輪加以改裝,這就是最早的航空母艦雛形。

在當時那個年代,航母作為裝載戰機的載體,卻無法供戰機降落,飛機起飛後隻能在附近的機場降落,極大地限制了飛機的攻擊範圍。1917年8月,英國海軍少校铤而走險,他駕駛戰機,嘗試以側滑的方式降落,這個過程十分兇險,周圍從業人員死死拽住機翼,才讓飛機安全降落,但不是每次都能這麼幸運。當少校想再次嘗試這個方法的時候,卻發生了意外,飛機直接側翻,連人帶機沉入了海底。

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1918年9月,英國終于制造出能安全着陸的航母百眼巨人号,此時,美日的航母也在緊鑼密鼓地研制中。各國争先恐後地改良原有的方案,制造出了排水量和體積都遠勝從前的航母,1936年後,美軍的約克城号,日本的翔鶴号和英國的光輝号,成為了當時航母中的佼佼者。

二戰期間,擁有航母的國家占領了海上戰場。1940年11月,英國航母光輝号展現出了非凡實力,出動的魚雷轟炸機部隊炸毀及炸傷了4艘意大利海軍戰列艦,如此一來,世界各國意識到,航母時代即将到來。

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最開始,航母上的戰機是用和陸地上相同的方式起飛,也就是利用跑道,但是很快,這種方法的弊端就出現了。為了增強戰鬥力,航母上勢必要停放更多戰機,如果都用跑道起飛,就對航母的大小有了極其嚴格的要求。

事實上,早在1911年,一名美國海軍上尉就發明了一種彈射器,經過不斷改良,他成功研制出了壓縮空氣式彈射器,并于次年11月成功完成了人類史上第一次彈射起飛。可惜的是,由于當時的戰機自重很輕,完全可以自主起飛,上尉的發明并沒有得到重視。

随着噴氣式戰鬥機的誕生,各國開始意識到彈射器的重要性,這是因為噴射機的自重遠超以前的各式戰機,是以難以在有限的航母跑道上實作自主起飛,并且壓縮空氣式彈射器作用也不大。1951年,英國航空兵後備司令發明了一種蒸汽彈射器,成功解決了重型飛機的起飛問題,但很快,問題又出現了。

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蒸汽彈射器有一個緻命的缺點,就是自重,為了達到能夠彈射飛機的動力,這種彈射器每使用一次就需要消耗半噸淡水,如果要發射6台戰機,航母内部就需要儲存3噸淡水,并且彈射器本身的自重就達到了近500噸,如此一來,一方面是浪費淡水資源,一方面是加重了航母的負擔。

1960年,美國科研人員研制出一種内燃彈射器,這種裝置每次彈射隻需要不到200升水,并且整套系統隻有一輛車那麼大,遠遠低于蒸汽彈射器的體積。但這種彈射器有随時炸膛的風險,一旦炸膛,就會葬送一整艘航母,是以美方并沒有大規模使用這種裝置。

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1978年,澳洲專家利用單機發電機作為電源,将導軌上的彈丸加速到了5.9千米每秒,這個研究成果證明了電磁彈射的可行性,也給了美方一個靈感。2013年,美方福特号航母正式下水,這艘航母是美國海軍有史以來最為昂貴的一艘,造價高達130億美元,該船上采用的,就是最新型的電磁彈射技術。

相較蒸汽彈射技術來說,電磁彈射最大的優勢就是節能,前者由于能量轉化過程複雜,加上氣體的不穩定性,難免會産生損耗,但電磁彈射是由電能直接轉化為動能,大大提高了能量的使用率。使用率提高的同時,意味着儲能的空間就可以減小了,可以節省更多航母上的可利用空間。

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除此之外,蒸汽彈射器的系統十分複雜,除了彈射器本身,還有海水淡化裝置、儲水池和加熱裝置等諸多設施,而電磁彈射裝置系統則更為精簡,整體裝置也更為輕巧。由于不需要複雜的操作,就不用安排那麼多的操作人員,減輕了人力負擔。并且,電磁彈射的功能也非常完善,不僅可以彈射重型戰機,輕型戰機也可以使用,隻用稍稍調整參數就行。

正是由于以上幾個優勢,電磁彈射被稱為航母利器,美國科研人員用了整整21年才将其研制成功。而中國在2008成功研制首台原理樣機後,僅用11年時間就完成了電磁彈射相關研究和試驗,達到了和美國并肩的水準。