電磁彈射器的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)
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美國(guó)新一代福特級(jí)航母是重要系統(tǒng)就是電磁彈射器。該系統(tǒng)將取代美國(guó)海軍現(xiàn)役航母使用的蒸汽彈射裝置,對(duì)提高航母艦載機(jī)出動(dòng)架次率,減少人力需求等具有至關(guān)重要的作用。電磁彈射器具有眾多優(yōu)勢(shì),其其興衰依賴航空技術(shù)發(fā)展。
按照計(jì)劃,“福特”號(hào)航母將裝備4部電磁彈射器。最后一部電磁彈射器組件應(yīng)于2014年初交付,從而保證在2015年初在艦上進(jìn)行4部電磁彈射器的驗(yàn)證試驗(yàn),為“福特”號(hào)航母在2015年9月交付美國(guó)海軍做好準(zhǔn)備。
(資料圖:美國(guó)電磁彈射器構(gòu)架)
電磁彈射器主要由儲(chǔ)能系統(tǒng)、電力電子變換系統(tǒng)、彈射直線電機(jī)和控制系統(tǒng)4部分組成,其中彈射直線電機(jī)是核心,其工作原理是載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力,利用磁通量巨大的瞬間變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電磁斥力將飛機(jī)彈射升空。與現(xiàn)在航母裝備的蒸汽彈射裝置相比,電磁彈射器具有眾多優(yōu)勢(shì)。
相比蒸汽彈射器龐大、復(fù)雜的系統(tǒng),電磁彈射器的構(gòu)成則簡(jiǎn)單得多,體積可望比蒸汽彈射器減少一半。這種較為簡(jiǎn)潔、輕便的系統(tǒng)在航母上布置更加靈活,不僅在布置位置上沒有限制,而且便于優(yōu)化航母設(shè)計(jì),有效利用艦上空間。蒸汽彈射器工作時(shí),機(jī)械磨損相對(duì)嚴(yán)重,需要經(jīng)常檢修。而電磁彈射器用直線電機(jī)對(duì)艦載機(jī)加速,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,其電力電子變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)都在民用成熟技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來,具有很高的可靠性。蒸汽彈射器的平均無臨界故障間隔為405個(gè)周期,而電磁彈射器的目標(biāo)間隔達(dá)到1300個(gè)周期。電磁彈射器裝備有自動(dòng)監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備,提供故障和維護(hù)信息,對(duì)操控和維修保養(yǎng)人員的需求量大大減少,將降低20%的全壽期費(fèi)用。
蒸汽彈射器效率一般在4%—6%之間。電磁彈射器的效率可達(dá)到60%甚至更高,彈射作業(yè)時(shí)對(duì)能量的需求大為降低。能量幅度寬,易于控制和調(diào)節(jié),可彈射艦載機(jī)的范圍廣。并可通過調(diào)節(jié)電流等措施,對(duì)彈射力進(jìn)行大幅度調(diào)節(jié),滿足輕型艦載機(jī)(如較輕的無人機(jī))的彈射需要。彈射性能穩(wěn)定,對(duì)艦載機(jī)的作用力均衡,延長(zhǎng)艦載機(jī)使用壽命。
雖然電磁彈射器的出現(xiàn)、發(fā)展和即將運(yùn)用于航母是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。但是其興衰依賴航空技術(shù)發(fā)展。就本質(zhì)而言,彈射起飛賴以存在的邏輯基礎(chǔ)是艦載機(jī)自身不能解決在航母上的短距起飛問題,需要彈射器所施加的外力這一外部條件。但隨著航空技術(shù)的不斷發(fā)展,上述邏輯基礎(chǔ)也必然會(huì)被漸漸削弱。航母究竟裝備何種或者是否裝備艦載機(jī)起飛裝置,最終決定性因素并不是起飛裝置本身依據(jù)怎樣的物理原理和采用如何先進(jìn)的技術(shù)體制,而是航空技術(shù)特別是航空動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展。