是电还是蒸?对比分析后就中的我军航母的目标在哪里
2017-04-10 08:24:26
电磁弹射和蒸汽弹射的优缺点
舰载机在航母甲板上起飞有三种形式:一是滑跃起飞 二是蒸汽弹射起飞 三是电磁弹射起飞。蒸汽弹射器是将蒸汽压力转化为对飞机的推力,利用弹射器轨道上的滑块把飞机高速弹射出去。

弹射器的管线铺设于飞行甲板下,并在甲板的沟槽上连结一滑块,在“前轮牵引式”的情况下,飞机会将弹射杆勾住于滑块,当弹射器充气完成后,甲板会立起阻挡热蒸气、保护甲板作业人员的“喷流挡板”飞机再借由蒸气的强大推力驱动滑块前进而起飞,多余的蒸气再于管线末端排出,若天候恶劣、甲板勤务人员不好进行作业时,可以自甲板的“弹射器综合控制系统”操作,其为甲板上的一个半圆形透明操作室,可于该处操作弹射系统,不使用时可关闭而成为甲板的一部分。

蒸汽弹射器维护
以美国海军为例:蒸汽弹射器的优点是能够满足各类性能先 进、起飞重量较大的重型舰载机的起飞要求。美国现役的航母主要使用的便是蒸汽弹射器。蒸汽弹射也有其缺点和不足。 一是飞机弹射时,要对弹射贮气筒快速充入蒸汽,这只有以蒸汽为动力的航空母 舰方能实现,而且,为满足弹射器连续工作的需要,对航空母舰锅炉产生蒸汽能 力有很高的要求。蒸汽弹射器的弹射飞机间隔时间取决于锅炉或反应堆的蒸汽产 量。蒸气弹射器造价昂贵、设计、制造和安装技术均复杂、保养维护非常费工夫和成本大,又需占用航母大量空间和消耗大量淡水。因此美国海军目前正尝试采用新式的,电磁弹射器,其原理类似磁浮列车,能有效降低维护和发射成本,并能提升航母自动化程度。

电磁弹射原理
电磁弹射器(系统)由4个子系统组成:①来自舰上电源的能量的贮存子系统把提供的能量贮存起来;②能量转换子系统,它把贮存的能量转变成高频脉冲,可控制的能量输出以驱动线性感应电动机;③线性感应电动机本身就是弹射电动机;④控制台,由操作人员设定弹射参数并监视整个系统。其中最核心的是强迫储能装置,可将发电机在一个周期(约45秒)内发出的能量积蓄起来用于一次猛烈的弹射使得电磁弹射器在很短时间内起飞更多架次的飞机。电磁弹射器与蒸汽弹射器比较具有许多优点:能简化舰上维修工作,重量更轻占用的空间更小,运作需要的人力也更少一台传统蒸汽弹射器弹射一次,将要消耗不少的蒸汽,并且要在航母甲板下安装庞大的机械,气动和液压系统。相对电磁弹射器不消耗蒸汽而使用来自航母产生的电能,在航母上的安装也更为简易。而将大量的水烧开产生蒸气储备需要十几小时,电磁的充能只需要数分钟,这种紧急应战能力是最大优势。同样的电磁弹射也有缺点,一旦航母的电力系统或核反应堆出现故障,整套系统将不能运作。另外,由于弹射器需要消耗大量的电力,作为其能量来源的四套发电机组将占用相当大的空间。

海军装备展上的航母电磁弹射器演示模型。
经过以上对比电弹比蒸弹优势明显,马伟明院士说过电磁能在10年内取代传统的化学能,由于电磁弹射技术研制成功,并不代表马上就能搬上航母应用,还需要很多试验。笔者个人认为由于电磁弹射需要巨大的电能以及002型航母是常规动力航母,如果能够解决电弹的供电问题以及解决电弹上舰中遇到的问题,那么002型航母上电弹可能性大,反之如果不能解决这一些问题,则使用蒸汽弹射器蒸弹方案,蒸汽弹射器技术成熟,常规动力可用,对舰体设计建造要求更高。另外另外考虑中国海军“小步快跑”的实际发展特点,所以002型采用常规动力+蒸汽弹射(可能性大),这样的话也可以积累弹射型航母的设计和使用经验,同时给舰用反应堆留出适当的研发时间,给未来建造更先进的航母做铺垫。
舰载机在航母甲板上起飞有三种形式:一是滑跃起飞 二是蒸汽弹射起飞 三是电磁弹射起飞。蒸汽弹射器是将蒸汽压力转化为对飞机的推力,利用弹射器轨道上的滑块把飞机高速弹射出去。
弹射器的管线铺设于飞行甲板下,并在甲板的沟槽上连结一滑块,在“前轮牵引式”的情况下,飞机会将弹射杆勾住于滑块,当弹射器充气完成后,甲板会立起阻挡热蒸气、保护甲板作业人员的“喷流挡板”飞机再借由蒸气的强大推力驱动滑块前进而起飞,多余的蒸气再于管线末端排出,若天候恶劣、甲板勤务人员不好进行作业时,可以自甲板的“弹射器综合控制系统”操作,其为甲板上的一个半圆形透明操作室,可于该处操作弹射系统,不使用时可关闭而成为甲板的一部分。
蒸汽弹射器维护
以美国海军为例:蒸汽弹射器的优点是能够满足各类性能先 进、起飞重量较大的重型舰载机的起飞要求。美国现役的航母主要使用的便是蒸汽弹射器。蒸汽弹射也有其缺点和不足。 一是飞机弹射时,要对弹射贮气筒快速充入蒸汽,这只有以蒸汽为动力的航空母 舰方能实现,而且,为满足弹射器连续工作的需要,对航空母舰锅炉产生蒸汽能 力有很高的要求。蒸汽弹射器的弹射飞机间隔时间取决于锅炉或反应堆的蒸汽产 量。蒸气弹射器造价昂贵、设计、制造和安装技术均复杂、保养维护非常费工夫和成本大,又需占用航母大量空间和消耗大量淡水。因此美国海军目前正尝试采用新式的,电磁弹射器,其原理类似磁浮列车,能有效降低维护和发射成本,并能提升航母自动化程度。
电磁弹射原理
电磁弹射器(系统)由4个子系统组成:①来自舰上电源的能量的贮存子系统把提供的能量贮存起来;②能量转换子系统,它把贮存的能量转变成高频脉冲,可控制的能量输出以驱动线性感应电动机;③线性感应电动机本身就是弹射电动机;④控制台,由操作人员设定弹射参数并监视整个系统。其中最核心的是强迫储能装置,可将发电机在一个周期(约45秒)内发出的能量积蓄起来用于一次猛烈的弹射使得电磁弹射器在很短时间内起飞更多架次的飞机。电磁弹射器与蒸汽弹射器比较具有许多优点:能简化舰上维修工作,重量更轻占用的空间更小,运作需要的人力也更少一台传统蒸汽弹射器弹射一次,将要消耗不少的蒸汽,并且要在航母甲板下安装庞大的机械,气动和液压系统。相对电磁弹射器不消耗蒸汽而使用来自航母产生的电能,在航母上的安装也更为简易。而将大量的水烧开产生蒸气储备需要十几小时,电磁的充能只需要数分钟,这种紧急应战能力是最大优势。同样的电磁弹射也有缺点,一旦航母的电力系统或核反应堆出现故障,整套系统将不能运作。另外,由于弹射器需要消耗大量的电力,作为其能量来源的四套发电机组将占用相当大的空间。
海军装备展上的航母电磁弹射器演示模型。
经过以上对比电弹比蒸弹优势明显,马伟明院士说过电磁能在10年内取代传统的化学能,由于电磁弹射技术研制成功,并不代表马上就能搬上航母应用,还需要很多试验。笔者个人认为由于电磁弹射需要巨大的电能以及002型航母是常规动力航母,如果能够解决电弹的供电问题以及解决电弹上舰中遇到的问题,那么002型航母上电弹可能性大,反之如果不能解决这一些问题,则使用蒸汽弹射器蒸弹方案,蒸汽弹射器技术成熟,常规动力可用,对舰体设计建造要求更高。另外另外考虑中国海军“小步快跑”的实际发展特点,所以002型采用常规动力+蒸汽弹射(可能性大),这样的话也可以积累弹射型航母的设计和使用经验,同时给舰用反应堆留出适当的研发时间,给未来建造更先进的航母做铺垫。