电磁弹射究竟有多快(电磁弹射对比蒸汽弹射)

6月17号,曾经被称为003航母的我国第3条航母下水,命名为福建号,装备三条电磁弹射器,满载排水量8万多吨。

电磁弹射究竟有多快(电磁弹射对比蒸汽弹射)(1)

而且,这三条电磁弹射器的水平比美国装在福特号航空母舰上的电磁弹射器的水平还要高。

与001辽宁号、002山东号航母相比,003外观上最大的区别,是一个全通直甲板,不像前两艘航母前面是翘起来的。

以前的山东号、辽宁号航空母舰舰载机起飞采用滑跃式,从滑跃起飞到用弹射起飞是一个巨大的飞跃。

▍滑跃起飞有什么缺点?

从航空母舰上滑跃起飞的舰载机,全靠发动机的推力获得速度增量。由于这个增量往往达不到起飞的要求,所以夹板前面翘起来让这个飞机成一个抛物线这样飞出去,指望这个飞机在掉水里之前有足够的速度。

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苏33加力推力25.6吨(单发加力推力12.8吨),满载起飞重量32.8吨。

库兹涅佐夫这一个级别的起飞跑道有两个长度,一个是105米,一个是195米。

假设苏33轻载25吨开全加力,加速度为25.6×9.8÷25=10米每秒,在105米跑道上加速时间(105×2÷10)^0.5=4.58秒,离开甲板速度只有45.8米每秒,相当于165公里每小时,比最小起飞速度240公里每小时还差了75公里每小时。

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根据前苏联海军舰载机起降数据,苏33舰载机在105米短起飞点最大起飞重量31.8吨,飞机飞出去以后要掉到甲板下面20米,接近水面10米的地方才能够获得起飞速度,非常危险。105米短起飞点上最佳起飞重量是28.5吨。

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我国的舰载机歼15“飞鲨”空重17.5吨,最大起飞重量32吨,最大内部燃油9吨。

由此可见,通常的情况下,歼15如果以最大内部燃油在105米跑道上起飞,只能携带两吨弹药。

两吨弹药,执行空优任务还可以,执行对海对陆打击任务弹药很难选择,扣除用于自卫的两中两近4枚空对空导弹,富余的挂载能力只能挂一枚小的反舰/对陆巡航导弹。

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没有弹射器的航空母舰,大概有这样几个缺点:舰载机的出动速度慢,大部分舰载机不能以重载方式起飞,无法放飞固定翼的预警机。

▍中国航空母舰弹射器实现弯道超车。

蒸汽弹射器是英国人首先发明的,美国人购买了英国的专利以后,改良成熟,并且大规模应用在航空母舰上。

由于是航空母舰上的关键设备,所以中国是不可能从美国购买到蒸汽弹射器,以及相关的技术和专利。

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中国蒸汽弹射器也没搞过,电磁弹射器也没搞过,是一个外行。对于外行来说,走哪条路都是一样难。

我国研制弹射器是电磁弹射器和蒸汽弹射器同时研制,然后比较了一下,觉得电磁弹射器确实有优势。

电磁弹射器的工作原理和蒸汽弹射器的工作原理完全不一样,美国搞电磁弹射器也是从0开始的,我们也是从0开始的,我们搞出来不比美国差。

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也就是这种工作原理的不同,决定了电磁弹射器有巨大的优势。

蒸汽弹射器弹射过程中,随着蒸汽膨胀压力逐渐下降,弹射加速度也在逐渐下降。但是弹射最开始的那个时候,舰载机要承受最大的力,这个时候就有一个问题,这个力不能太大,太大会让舰载机受损。

电磁弹射器施加给舰载机的力是均匀的,整个弹射过程中可以给舰载机均匀加速度,对飞机的结构很友好。

▍电磁弹射器比蒸汽弹射器的性能提高多少?

假定飞机弹射时初始拉力为F,在蒸汽弹射的末端,F值的下降可以达到20%,电磁弹射F值可以始终保持不变。

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如果简单的说,可以认为电磁弹射器的弹射能力比蒸汽弹射器要高20%,但是实际上远远不止。

蒸汽弹射器的蒸汽源是航空母舰上的锅炉,根据美国航空母舰上的蒸汽弹射数据,在4台蒸汽弹射器满负荷运行的情况下,16分钟以后就会导致蒸汽压力下降而无法弹射,且工作期间会导致航空母舰航速下降。

蒸汽弹射器的压力调节范围很小,有一个最低的压力值,不能弹射很轻的无人机,因为巨大的加速度会把无人机给扯碎。

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电磁弹射器采用的是电流驱动,只要按几个按钮电流就会改变,控制非常方便,可以弹射无人机和最重的飞机。

当然,电磁弹射器的能量来源仍然是航空母舰上的发动机,但是电能可以提前储存,而且还可以开动备用的发电机,增加电力输出。

而蒸汽基本上是没有办法提前储存的,也没有办法增加额外的来源,只能现弹现用。

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所以理论上说,采用电磁弹射器的航空母舰在弹射飞机的时候航速不会下降。

所以说,虽然003号航母上只有三条弹射器,但是效率可以达到4条蒸汽弹射器的效果,甚至有可能超出。

美国现在装电磁弹射器的航空母舰只有福特号一艘,而且我国的电磁弹射器比福特号的电磁弹射器要先进。

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因为福特号的电磁弹射器采用的是交流电,我国电磁弹射器采用的是直流电。

▍为什么说直流电磁弹射器比交流要好?

我们知道特斯拉发明了交流电,好像感觉交流电比直流电有优势,实际上这是一种错觉,在实际日常使用中,直流电比交流电有巨大的优势。

但是直流电器非常少,主要的原因就是设备复杂。

交流电最大的优势在远距离输电的时候,升降压比较方便。

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电磁弹射器的原理其实很简单,就是一个直线电机。所谓的直线电机,可以想象成把旋转电机的定子、转子拉直铺平了,转子就会沿着定子直线运动。

直流电磁弹射器是磁场不动,导体在运动,交流的电磁弹射器的磁场要不停的转动。

直流电可以连续精确调压,功率精确可控,交流电要改变功率往往采用变频的方法。

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交流弹射器唯一的优点就是设备造起来比较容易,美国就是走了一条设备容易制造,但是使用上问题很多的路,结果造成了福特号的电磁弹射器现在故障太多。

我国的直流弹射器采用的是马伟明院士发明的独家专利技术,世界第一,领先于美国,属于弯道超车。

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