航母蒸汽弹射有多难

Posted 2022-12-29 气缸

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航母蒸汽弹射有多难

舰载机在航母上的升空方式一般有两种，一种是滑跃起飞，另一种是利用辅助装置弹射起飞。弹射装置出现的年代非常久远，早在1911年，美国海军上尉西奥多·埃利森就设计了一款原始的弹射器，仅由绳索和砝码组成，没有太大作用，此后，埃利森又对原始的弹射器进行了改进，研制成功了压缩空气式弹射器，并在1912年11月12日进行了首次弹射飞行。二战结束后，航母上的弹射装置大都是液压的，而当时的舰载机越来越重，液压弹射逐渐无法满足要求。直到1951年，英国海军航空兵后备队司令柯林·米切尔率先提出了蒸汽弹射的概念。美国人紧随其后，在1960年研制了内燃弹射器，但这种弹射器效果并不理想，因此除了世界第一艘核动力航母企业号外，美国在随后建造的尼米兹级航母中，均使用了蒸汽弹射技术。实际上，蒸汽弹射的原理非常简单，我们可以将其简化为一台冲程很长的往复式蒸汽机，利用高压蒸汽的能量转化为动能做功。既然它的原理如此简单，那么为何世界上只有屈指可数的国家能制造出重型舰载机的弹射器呢？ 1 首先，我们从弹射器的核心部件——气缸说起。整条弹射器的轨道长度约80米，由两排平行的气缸并排组成，每排气缸又由20多个气缸连接而成，每个气缸长4米，顶部有横贯缸体的狭长开口，截面呈「 ”C”型。锅炉产生的高压蒸汽储存在储气罐内，弹射前，拖索将舰载机钩在往复车上，蒸汽推动活塞运动后，活塞带动往复车，往复车再带动舰载机，完成弹射过程。这么长的气缸，有能力加工出来是一回事，能精确安装在航母上，又是另外一回事，除了要考验冶金能力，还对安装工艺有着苛刻的要求。此外，在每一弹射任务中，气缸都要经受加压和减压的过程，开口处难免发生形变，保证形变范围可控，难度非常高。前面说到，这个近百米的巨型气缸，顶部有一条狭长的开口。因此，气缸的密封问题就是另一大难点。在弹射器运转时，缸内压力非常高，一个手指间大小的压力就有20至80千克（弹射不同飞机时功率不同，压力也不一样），因此弹射器在工作时如何保持密封，这个问题可以说难倒了全世界，不是一般国家能玩转的。从原理来说，气缸的密封方式有两种：一种是「 ”拉链式”密封；一种是「 ”填条”式密封方法。先说「 ”拉链式”密封，气缸开口两侧设有橡胶带，但是这种密封方式缺点也很显而易见，会对橡胶造成磨损，在经过数次使用后就要更换，增加了使用成本。因此，「 ”拉链式”密封只有早期的航母弹射器上才会出现。后来的蒸汽弹射器，则使用了「 ”填条”式密封方法，活塞在气缸内前进，同时带动一根柔性金属条填充进缝隙中完成密封。 2 蒸汽弹射的另一个重要部件，就是它的储气罐。虽说储气罐的结构非常简单，但千万不可小觑，它的制造难度丝毫不亚于气缸，仅仅是制造储气罐的特种钢材料，就没有几个国家有能力生产。这种材料要满足良好的蠕变性能和抗拉强度，同时还要有重量限制和耐高温性能，罐体还要能承受几十万次的加压、泄压的疲劳循环，制造难度可想而知。 3 除了弹射器本身的设备外，整套蒸汽弹射系统还包含海水淡化设备、储水池、高压水泵、加热装置等一系列附属设施，使用和保养都非常复杂。在我们看来，中国的航母发展必将要攻克弹射器的难关，但并不一定要从蒸汽弹射搞起，因为与蒸汽弹射相比，电磁弹射体积只有蒸汽弹射的一半，结构又简单，能弹射多种类型的舰载机。更重要的是，电磁弹射与蒸汽弹射之间的技术关联并不大，虽然蒸汽弹射用了70多年，但电磁弹射才是未来航母发展的趋势，所以，中国航母发展绕过蒸汽弹射，直接上电磁弹射的概率比较大。来源：大喵情报局