2025年11月5日,福建艦入列,作為全球首艘采用常規(guī)動(dòng)力電磁彈射技術(shù)的航空母艦,其技術(shù)突破標(biāo)志著中國(guó)航母躋身世界前列。電磁彈射與蒸汽彈射相比有何不同?
電磁彈射在某種程度上類似于另一種形式的“電磁炮”,兩者都采用直線電機(jī)。不過(guò),前者用于彈射飛機(jī),后者用于發(fā)射彈丸。電磁炮發(fā)射的彈丸一般幾克到幾百克,最大也不過(guò)上千克,速度可達(dá)每秒數(shù)千米。而電磁彈射器的速度要低得多,每秒幾十米到幾百米即可滿足需求,主要用于大載荷的短程加速,如航空母艦上艦載機(jī)的彈射起飛?;鸺姶虐l(fā)射裝置也與航母電磁彈射器原理接近,具備加速平穩(wěn)、沖擊力小等優(yōu)點(diǎn),未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹謱拸V。
航母上的電磁彈射器主要由儲(chǔ)能系統(tǒng)、彈射直線電機(jī)、電力電子變換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四部分組成,其中彈射直線電機(jī)是核心。通過(guò)控制輸往彈射直線電機(jī)的電流大小,產(chǎn)生相應(yīng)的推力,將艦載機(jī)在短距離內(nèi)加速至起飛速度。電磁炮所發(fā)射的彈丸通常都在發(fā)射管內(nèi),而電磁彈射器彈射的飛機(jī)則是“騎”在驅(qū)動(dòng)器上彈射的。
世界上最早的彈射器是由美國(guó)西奧多·埃利森海軍上尉于1911年研制成功的。這種彈射器由三條繩索和一塊砝碼組成,但由于設(shè)計(jì)原始,幾乎沒(méi)起到什么作用。后來(lái),埃利森又研制成功了壓縮空氣式彈射器,并于1912年11月12日進(jìn)行了人類史上第一次彈射起飛。當(dāng)時(shí)由于飛機(jī)重量輕、速度低,不需要彈射也可從飛行甲板上起飛。隨著噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的出現(xiàn),飛機(jī)變得更重,需要更長(zhǎng)的助跑距離才能達(dá)到起飛速度。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí),航空母艦上裝備的液壓彈射器無(wú)法滿足噴氣式飛機(jī)的需求。為縮短起飛距離,滑躍甲板的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生,讓航母的甲板盡頭翹起來(lái)一塊,利用坡度給飛機(jī)提供升力。然而,對(duì)于更重的飛機(jī)如固定翼預(yù)警機(jī),滑躍甲板無(wú)法滿足起飛需求。此時(shí),蒸汽彈射起飛方式得到了重視。
蒸汽彈射器以高壓蒸汽推動(dòng)活塞,帶動(dòng)彈射軌道上的滑塊,把鏈接其上的艦載機(jī)在45米距離內(nèi)加速至250千米/小時(shí)以上投射出去。這種方式不僅縮短了助跑距離,還使艦載機(jī)可以滿油滿彈起飛,提升了留空時(shí)間和戰(zhàn)術(shù)靈活性。然而,蒸汽彈射對(duì)淡水有很高的依賴度,單次彈射大約消耗近1噸淡水(蒸汽)。此外,蒸汽彈射器包含大量系統(tǒng)和分系統(tǒng),維護(hù)繁瑣。
面對(duì)現(xiàn)代海戰(zhàn)裝備的加速發(fā)展,蒸汽彈射的缺陷日益凸顯。無(wú)人機(jī)由于重量輕且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低,難以承受蒸汽彈射器的瞬時(shí)沖擊力。相比之下,電磁彈射的峰平加速比要求保持在低于或等于1.05的范圍,末速度變異范圍限制在0~3節(jié)。電磁彈射的原理決定了它“熱身”更快,只需通電就能工作,在完全關(guān)閉的冷態(tài)條件下15分鐘內(nèi)就能達(dá)到使用狀態(tài)。電磁彈射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于維護(hù),不僅突破了蒸汽彈射器的性能極限,還拓寬了下一代航空母艦?zāi)軌驈椛涞呐炤d機(jī)噸位及類型范圍,為未來(lái)更多功能和類型的航空器提供了上艦彈射的可能。