首要要搞明白一點,航母的跑道長度要比陸地機場的跑道短很多,噴氣式飛機想靠自身動力從航母上起飛是一件非常困難的事,畢竟一不小心會直接掉海里......
如何解決呢?
三種辦法:
一,船頭蹺起來,讓戰斗機起飛時候上揚,不至于摔海里去。
沒錯,我們的遼寧艦和山東艦都屬于這個類型。
這辦法缺點很大。
首先飛機得控制體重,比如說飛機要盡可能的減輕重量,起飛時還要“猛轟油門”、消耗大量燃油,因此往往不能實現武器的滿載。
蹺蹺板的存在產生的另一個問題,就是這個蹺起來的艦首區域沒法停飛機。這對于寸土寸金的航母來說是巨大的空間浪費,降低了航母的載機量和調度效率。
最后,就算有個蹺板,起飛需要滑行老長距離,這就導致航母甲板的調度有很大的局限性。
還有航母只有一個“翹頭”,飛機起飛只能一個一個來,群體出動速度有限。
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第二種方案:艦載可以垂直短距起降的戰斗機。
上面的毛病都解決了。
但缺點是既然要實現垂直起降,就要在飛機里安裝一個垂直起降系統。
這套系統對飛機的性能毫無幫助,在作戰時影響機動性不說,還擠占了原本應該用來攜帶彈藥和油料的重量,嚴重降低了戰機的戰斗力。
純粹是個大累贅。
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第三種方案:彈射。
也是最好方案,航母自帶一套類似彈弓的彈射系統給飛機一個加速度,只需要較短距離就能實現戰斗機的起飛。
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彈射系統的好處非常多。
戰斗機不需要“控制體重”可以滿載武器起飛;同時一些個頭較大的飛機,比如說固定翼預警機也可以實現艦載起飛,充分發揮自己的戰斗力。
另外擁有彈射系統的航母不再需要蹺蹺板式的甲板,這意味著航母上的整個甲板都是平整的,包括艦首在內的區域也能停放大量飛機。
總之,一旦有了彈射這個助力,前面許多難題都迎難而解。
但是,也有缺點。
首先,這玩意結構非常復雜,航母得有足夠大肚量才能裝下。
美國的重型航母能安裝4根彈射器,單法國的中型航母安裝2根就超重了。法國海軍只好把彈射器從90米縮短到了75米,后果是該彈射器無力彈射過重的戰斗機。
而彈射也分兩種,蒸汽彈射和電子彈射。
蒸氣彈射,原理就是把水燒開然后蒸汽砰一下彈出去,然后帶著飛機起飛。
當初瓦特發明蒸汽火車就是這個原理,眾所周知一項技術越簡單可靠性也越高,這也是其他國家一直堅持蒸汽彈射的原因。
事實上,早在80年代我國買回來墨爾本號航母拆解時,就對這艘裝備蒸汽彈射器的航母進行了測繪。 墨爾本號這個航母拆除了主機部件,作戰武器,指揮系統這些。
但蒸汽彈射器沒拆。
被咱們里里外外研究了個遍。 制造難度不在于開口汽缸,而在于那個開口汽缸的密封帶。
經過技術攻關,我們也攻克了這個材料難題,做出了我們自己的蒸汽彈射系統。
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蒸汽彈射器的弊端主要有以下幾點:
一,蒸汽彈射的動力,依賴于鍋爐燒熱水產生的高壓蒸汽。 要彈射大量飛機升空,就需要源源不斷的蒸汽。
這極其考驗鍋爐和鍋爐工程師的功力。
目前美軍航母每彈射一次就會耗費半噸蒸汽。這對于淡水和能量是一個巨大消耗,即便是核動力航母通過核動力不斷蒸發淡化海水生產蒸汽,資源壓力依然比較大。
二,蒸汽彈射器的活塞長度太長(長達90米),所以只能設計成C字型氣缸,上面開條縫,活塞通過開縫帶動牽引塊來拉動飛機前輪。
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有條縫就會泄露蒸汽,如何在活塞運動后盡量不漏氣就是一個難題。這也導致C字氣缸的加工精度要求很高。
不過即便是采取了各種措施,蒸汽泄露仍無法完全避免,只是盡量降低到了一個較小的比例。
三,蒸汽彈射器維護工作復雜繁瑣。
既然有汽缸就離不了潤滑油那些,就要進行定期維護保養。而開口汽缸的結構,反復運動的活塞和密封帶,總有些蒸汽、潤滑油泄漏,所以彈個幾十回就要仔細清理。
蒸汽彈射器每進行400次彈射,就要出一次故障。而蒸汽彈射器的各個子系統,包括海水淡化設備、貯水池、 高壓水泵、鍋爐、加熱裝置,多多少少都會出點毛病。
為了伺候老美尼米茲級航母上的4個蒸汽彈射器,美航母專門準備了幾百號人。
而我們的福建艦配備了三部電磁彈射器。
什么是電磁彈射?
原理相當于直線電機,先靠儲能裝置儲備大量電能,然后在極短時間釋放出強大電磁力推動戰斗機起飛。
(每彈射一次,在2秒時間內大約能將三四十度電轉化成機械能)。
電磁彈射不存在蒸汽浪費的問題,動力輸出均勻,不會出現彈射過程中虎頭蛇尾的情況。
不僅飛行員更舒適,提升飛機起飛速度也變得很容易:只需要加長軌道長度就行,不會出現動力衰減的情況,所以理論上可以通過無限加長軌道來無限提升速度。
可見相比于蒸汽彈射,電磁彈射的綜合戰力有著質的提升。
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不過除了中美外,現在世界上絕大部分航母都沒用這玩意。
原因主要兩點,一是技術難度太高,光是電網儲能和控制就是很大的難題。
第二就是,太燒錢。
英國造的兩艘“伊麗莎白女王”級航母,一開始打算用彈射方案,當然自己高投入研發是不可能,就打算買美國電磁彈射系統。
但一看價格表傻眼了。
美軍福特級航母上的每部電磁彈射器造價是2.5億美元,四部共花費10億美元,全額維護周期費用差不多也是10億美元。也就是說,光單艘福特級航母的電磁彈射器花費就在20億美元以上,約合130多億人民幣。
這還沒算研發費用。別忘了這是造價,賣給其他國家就要含淚加利潤了。
去年美國國務院批準賣給法國兩部電磁彈射系統,友情價13.21億美元。換句話說,英國的兩艘航母就算每艘只安2部彈射器也需要190億人民幣。
日已落帝國哪有錢?
所以開工后修改圖紙,變成了買F35B戰斗機垂直短距起降方案。
也就是說,電磁彈射這玩意不光技術門檻高,還費錢。
不過即使不用彈射器,英國依然無法維持兩艘航母的開支,現在正打算賣掉一艘......
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(伊麗莎白女王”級航母)
不過滑稽的是,美國的隱身艦載機F-35C至今都沒能在美國的電磁彈射航母“福特號”上部署。
為什么?
八字不合。
當年福特級航母剛開工時,F-35C還沒定型,所以福特號就壓根沒辦法考慮F-35C的需求。
等F-35C出來傻眼了,啥都匹配不上。
比如:
1,F-35C的尾焰溫度過高,福特號的擋焰板承受不了。
之前美國航母的擋焰板都是給F/A-18準備的,結果F-35C的尾焰溫度比F/A-18高太多,遭不住。
解決的辦法只能把航母拉回廠里大改,現在美國只有少數航母改了,福特號還沒改。沒有匹配的電磁彈射檔位。
2,數據鏈不匹配。
F-35C作為隱身戰機,需要使用專用的加密數據鏈,這樣才能保護自己的隱身狀態。但是福特號并沒有預留這種信息通道。
這等于是一起飛就可能被發現,那還隱個屁的身。
事實上福特號整個信息系統架構就和和F-35C不兼容,甚至連帶寬都不夠。要解決就得給整艘航母來一次“系統重裝”。
3,F-35C的最大起飛重量比F/A-18更重,又因為擋焰板太弱、起飛時不敢開全力,導致福特號不知道該怎么匹配電磁動力的輸出曲線。
畢竟美國人在電磁彈射領域也是個新手,沒有什么歷史數據可以參考。
如果說前面的問題通過大改還能解決,那下面這個問題就不好辦了----福特艦從娘胎里帶出來的頑疾。
電磁彈射故障率過高!
美國電磁彈射用的是交流電網,技術比較落后,容易出現電網震蕩。目前福特號的電磁彈射系統每使用270次就會故障一次。
所以,福特號至今無法電子彈射第五代戰機。
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我們的殲-35就完全不同了。
殲-35在研發時就按艦載機要求設計,和福建艦緊密適配,不會出現美國軍工搞出來的那一堆系統不匹配的低級失誤。
所以我們一步到位, 福建艦直接上了電磁彈射,跨越式超過了福特號航母!我國航母建造直接邁了一大步。
另外,常規動力+電磁彈射也是全球首家航母采用這種設計的。得益于福建艦強大的電磁彈射系統,我們的戰機可以搭載更多的裝備、彈藥和燃油,所以我們的海上空戰體系在性能上全面超越了美國的同行。
這也意味著二戰后雄霸天下的美國航母戰斗群將第一次面臨技術上的劣勢。
海權爭霸,攻守易形了。
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