等于多造了3艘中型航母，辽宁号航母改装电磁弹射背后的计算

前言：不久前，辽宁舰突然返厂，搭起了脚手架，连舰桥都拆了，航母甲板上搭起了长长两条铁皮棚，看着像是要开膛破肚做大手术，尽管没人见过铁皮棚里面是什么，但和福建舰电磁弹射器上的铁皮棚是一样的，难道辽宁舰也要装电磁弹射器？

一：辽宁号航母的不足

中国的航空母舰发展是从苏式航母开始，苏式航母早期强调自身的火力，1972年经过反复研究后，苏联海、空军认为没有舰载歼击机根本无法建立远洋舰队，决定新一代航母改变原先重型反潜巡洋舰的设计，新航母应该安装4座蒸汽弹射器，这个方案得到了国防部长格列奇科，海军总司令戈尔什科夫、造船工业部及航空工业部的支持，但苏共中央委员会书记乌斯季诺夫认为应先在“基辅”级载机巡洋舰上测试一下，1976年，苏联设计了带有完整航空装备的1153型载机巡洋舰，其中2号舰“瓦良格”号就是辽宁舰的前身，“瓦良格”号1985年12月开工，1988年11月下水，1992年1月停工，整体工程大约已经完成了68%，2002年卖给中国后，2012年9月25日加入了中国人民海军。

“瓦良格”号最大特点是未配备弹射器，而是采用14度滑跃式飞行甲板，还采用了纵向尺寸相当大的苏-33战斗机重型双发战斗机，大面积的上翘甲板严重影响了飞行甲板停机位，最多可以停放14架战斗机，不得不把先飞机纳入机库，而且飞机升降机只有两座，很难在短时间内将飞机送上甲板，机库面积由于安装了12具SS-N-19“花岗岩"远程超声速反舰导弹发射装置，导致机库面积只有不到4000平方米，仅能搭载10余架苏-33战斗机和18架直升机，吨位稍大的“福莱斯特”级航母却能搭载80架作战飞机。没有弹射器的滑跃式甲板严重影响了舰载机出勤率，第一攻击波只能起飞8架,每起飞一架飞机要一分钟，作战能力实际上还不如法国4万吨的戴高乐号航母。

美国"尼米兹”级航母有4台蒸汽弹射器，第一攻击波只能起飞30架,每起飞一架飞机要20秒，没有弹射器也影响舰载机的性能，苏-33战斗机考虑到在航母起降加强了结构和采用了防腐蚀措施，空重从苏-27陆基战斗机的16.8吨增加到18.6吨，增加了大约10%，战斗机只能非满载状态下的起飞，不能挂载更多弹药，作战半径只有性能相近的陆基战斗机的一半。滑跃式甲板也难以起降固定翼预警机，苏联海军的解决办法是在卡-27反潜直升机上安装一套E801M“眼睛”监视雷达系统称为卡-31预警直升机，卡-31预警直升机预警距离可达120千米，一小时可巡逻25万平方千米的海面。

直升机速度慢、滞空时间有限，升限不足，携载能力有限，性能远不及E-2C固定翼预警机，根据作战要求，预警雷达应当为战斗机提供两倍于敌方空空导弹有效射程的预警探测距离，以防止己方战斗机在已方预警空域被探测区外的敌机偷袭，卡-31型预警直升机探测距离不及中程空空导弹射程，显然不能满足要求。只适合作为航母防御警戒使用，在高强度威胁条件下只能增加预警直升机提高连续执勤的能力。中国海军虽然缺乏航母使用经验，但有美国的模式可参考，中国引进了“瓦良格”号载机巡洋舰后，就按美国的模式将其修改为真正的航空母舰，

也就是拆除了舰上的花岗岩反舰导弹发射装置，多出了近20米的纵向空间，机库面积可扩大到4500平方米，可提供数个机库停机位置，但仍然采用滑跃式甲板，也不能起降固定翼预警机，中国海军先向俄罗斯订购了的卡-3I型预警直升机，在俄罗斯限制出口卡-31预警直升机后又自主研制直-8AEW预警直升机，但这种直升机占用机库面积比卡-31预警直升机大30%，中国正在西安研制外形与美国E-2C预警机相似的固定翼预警机，这种预警机可以增加作战指挥和连续执勤能力，但无法在辽宁舰上使用，辽宁舰也无法装上蒸汽弹射器，蒸汽弹射器那100米长的开缝式汽缸是不能弯曲的。

二：中国的航母弹射器技术

山东号航母的建成下水后，中国完成了从“航母应该怎样造"到“航母为什么这样造”的认知与技术进步，但本着小步快跑的作风，山东号航母依然采用了滑跃起飞，作战性能难以全面提升，本来中国制造蒸汽弹射器技术上不存在大的难题，蒸汽弹射器基本原理就是将主机锅炉部分蒸汽导入储气罐，然后驱动弹射活塞，蒸汽压力的大小就决定其弹射力的大小，英国发明BS-4型蒸汽弹射器时，受制于航母动力系统蒸汽压力太小，弹射力只有10吨左右，美国引进英国专利研制的C-11型和C-7型蒸汽弹射器蒸汽压力由4.5Mpa提高到8.45Mpa，弹射力可以达到31.4吨。

尼米兹级航母的C-13-2弹射器是当今技术最高水平蒸汽弹射器，弹射能量为95兆焦，弹射力可以达到36吨，日出动量为120架次，这已经是极限性能，因为蒸汽弹射器加工精度极高，C形开缝汽缸加工精度达到0.05毫米，对接误差0.001毫米以下，目前的机械加工精度已经接近理想极限，无法更进一步提高，中国如果要使用蒸汽弹射器，就必须使用蒸汽轮机动力，辽宁舰的TB-12蒸汽轮机单台功率4.5万马力，8台锅炉驱动4台蒸汽轮机,最大功率20万马力,可以保证满载排水量6.7万吨的辽宁舰最高航速达到30节，比满载排水量10万吨的的尼米兹级航母少6万马力。

但辽宁舰的蒸汽压力只有6.1Mpa，和美国企业号航母一样，企业号由于蒸汽压力小，专门设计了加大蓄压罐和增长型的C-13--1弹射器，气缸冲程由75.15米提高到94.4米，但弹射力只有28吨，而歼-15战斗机最大起飞重量超过32吨，如果辽宁舰贸然提高蒸汽压力,所有的阀门，管路.接头、仪表都要全部推倒重来，专门建立一套蒸汽动力系统在寸土寸金的辽宁舰上是不现实的，早前中国在发展下一代航母是使用电磁弹射还是蒸汽弹射一直没有定论，为此还专门在葫芦岛基地建造了一条蒸汽弹射器，一条电磁弹射器进行对比试验。

电磁弹射器不受恶劣天气影响，能起飞大型飞机，无需控制舰载机载弹量和载油量，传递能量用的是电缆，蒸汽弹射器传递能量有湿式储压罐、高压蒸汽管道，控制阀门，弹射汽缸等主要部件，重量达486吨，体积达到了1132立方米，电磁弹射器结构简单，体积只有425立方米，体积只有225吨，主要部件只有飞轮储能系统.弹射装置.控制系统等，不用发愁复杂的蒸汽管道迷宫、灼热的蒸汽泄漏和四处污溅，维护性和可靠性具有无可比拟的优势，弹射能量还比蒸汽弹射器提高了30%，达122兆焦，电磁弹射器只要通上电就能工作，蒸汽弹射器需要不断给弹射槽预热才能工作，很明显，中国发展电磁弹射器无疑是更明智的选择。

不过电磁弹射对电力系统要求很高，美国“福特”级航母装备了4台电磁弹射器，全功率运行时2.85秒内电力负荷达65MW，尼米兹级航母总发电能只有64Mw，为了支撑电磁弹射器运行，福特级设计了比尼米兹级航母A4W反应堆提高25%输出功率的AIB核反应，两台核反应堆驱动这四个独立发电机组发电，把总发电能提高到192Mw，但即使这样电力负荷还是太高，为了抹平电力尖峰，还配备了12套飞轮储能系统，总容量720兆焦，同时还采用了综合电力系统，发出来的电先储存在飞轮储能装置内,弹射时瞬间才释放，才支撑电磁弹射器运行。

海军动力与电气工程专家马伟明少将研制的电磁弹射器，使用装备了压缩空气气压弹射器线感应电动机，高效储能装置最多可储存140兆焦的能量，能在45秒内积聚120兆焦电能，这种电磁弹射器，进行了上千次电磁弹射试验，可靠性比“福特”级航母好得多，“福特”级航母因为使用的中压交流综合电力系统很难解决的发电和负载两端交流频率.相位.振幅同步的问题，导致电磁弹射器极不可靠，导致下水7年也无法部署，国产电磁弹射器已经装上新一代的福建号航母，马伟明院士还创造性的发明了12相交流整流型--体化发电机和交直流双绕组发电机电力集成供电系统。

加上采用中压直流综合电力系统，直流输电减小了电缆的直径和数量也不产生电容电流损耗，用电设备也不必考虑交流多相负载平衡的问题，在技术上比西方领先一代，中船重工也研制出最大功率超过20兆瓦大容量船用汽轮发电机组，为将来采用全电推进的大型水面舰艇配套。有了这些支持，常规动力+电磁弹射成为现实，中国的国产电磁弹射器已经海军工程大学也开设电磁发射工程专业，培养技术设计，生产监造、运行管理、寿命保障的初级军官，证明的电磁弹射器技术和弹射型舰载战斗机已经成熟了，开始考虑后续运行和保障方面的人才培养问题，

三：“辽宁”舰能否也能装上电磁弹射呢？

“辽宁”舰承担着试验训练任务，使用强度算是比较低的，维护等级很高，各方面状况都好得很，还没到大修年限，突然返厂肯定不是大修，“辽宁”舰此次返厂后舰岛搭起了脚手架，原有的涂层和标识全部清除，航空舰桥和很多设备都被拆掉，这是升级改造，“瓦良格"号是个空壳子，舰艇系统都是中国自己的，中国之前没有造过航母，装什么设备只能自己摸索，不少设备都是先解决有无问题，如“辽宁”舰安装的雷达系统其实来自052C驱逐舰，部分性能已经落后，现在中国已经拥有更先进的052D驱逐舰上相控阵雷达系统，山东舰的很多先进设备都可换装“辽宁”舰，相同的设备不仅降低了维护成本，还可大大提升协同作战能力。

当初修复“辽宁”舰时，中国还没吃透航母的结构设计，基本上沿用了原舰的结构，山东舰的设计建造让中国彻底吃透了航母的设计，有信心改动“辽宁”舰原设计一些不合理的设计，“辽宁"舰的航空舰桥空间狭小，无法容纳更多指挥人员，拆掉换成空间更大的双层舰桥，，分开布置甲板调度与航空管制，从而大大提高航母运转效率，这样就可以出动更多的舰载机，要出动更多的舰载机，就要“辽宁”舰装上电磁弹射在技术上是可行的，电磁弹射器简直就是专为滑跃式甲板量身定做的，长度超过100米电磁线圈不受甲板形状的约束，可以与滑跃式甲板融合，当然如果削平滑跃式甲板，舰艏的起飞区域就可停放数量更多飞机，起飞速度也加快了。

如果“辽宁”舰应用电磁弹射器，弹射型歼-15战斗机大大增加作战能力，最大防空半径增至600千米，攻击半径增至1000千米，和美国航母基本一致，整舰可搭载40-50架舰载机(32架战斗机，4架预警机，4架电子战机，8-1O架直升机，这样航空甲板能够运作32架飞机，l个攻击波可出动1架舰载预警机，2架电子战机、6架执行空战护航任务的战斗机，16架执行对地对海攻击任务战斗机，正常来说航母每天平均有14-16个小时的飞行任务，以每次任务需一个半小时，平均每架每天出动2次的强度计算，这样平均每天可出动80-100架次，而“尼米兹”级航母最多运作50多架作战飞机，每天出动120-130架次，双方战斗力几乎相当了。

四：结语

改装电磁弹射器成本是高昂的，需要对航母“开膛破肚”，工程量很大，所需的工期也很长，但对中国海军来说是值得的，在战云密布的今天，中国海军只有三个航空母舰战斗群，其中两个还是只能自保无力攻击的中型航母，两艘的载机数量与出动规模才能和一艘美国航母打平，后续的004、005航母还在建造中，2030以前还不能形成战斗力，如果战争在2027年爆发，现有的航母不足在远离本土的远洋海域与美国至少6个航母战斗群较量，如改装电磁弹射器，那中国等于多出3艘“辽宁”号航母，如果加上隐身舰载战斗机、固定翼预警机、攻击无人机等机型，无疑为可能的战争增加了更多的胜算。