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聊到航母,咱们总绕不开一个关键问题:飞机咋从那巴掌大的甲板上飞起来?别觉得这是小事,当年各国为了搞定这事,那真是脑洞大开,走了不少弯路。
你想啊,要是让飞机自己在甲板上滑跑加速,那得要多长的跑道?普通民航机场跑道都得几千米,航母甲板撑死了也就三百来米,根本不够看。
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1、
可是战场这地方,一秒钟就能定生死,你慢悠悠地滑跑起飞,敌人的导弹说不定都飞过来了。
最早有人想,既然跑道不够,那咱让飞机直接垂直起飞行不行?英国就搞出了鹞式战斗机,跟直升机似的,屁股朝下喷气就能起来。
听着挺酷炫,但实际用起来全是坑。这玩意儿太费油了,满油满弹根本飞不起来,载弹量和航程砍得稀碎。
而且操作难度不是一般大,飞行员稍不留神就出事故,江湖上都叫它“寡妇制造者”,后来也就没成主流。
那咱换个思路,给甲板整个坡度咋样?就像扔纸飞机的时候,手往上抬一下给个初速度。
我国前两艘航母辽宁舰、山东舰用的就是滑跃甲板,船头翘起来一块,飞机滑到尽头借着坡度往上冲,能多攒点升力。
这办法成本低、技术简单,确实帮咱们实现了航母从无到有的突破,但缺点也很明显——对飞机重量有限制。
像预警机这种几十吨的大家伙,光靠自身发动机和滑跃甲板,根本达不到起飞速度,只能用直升机预警机凑合,探测范围和效率差远了。
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2、
说到底,问题的核心还是飞机离舰那一瞬间的速度不够,既然靠飞机自己不行,那咱就给它装个“超级弹弓”,直接把它甩出去!这就是弹射器的思路。
最早的弹射器特别原始,有用液压的,靠高压油推活塞,可推力上限太低,重型战机根本拉不动。
还有用火药的,跟放烟花似的,靠爆炸产生的气体助推。但爆炸这东西太不好控制了,力道小了推不动,力道大了能把飞机直接掀翻,安全性堪忧,很快就被淘汰了。
直到蒸汽弹射器出现,才算真正解决了重型舰载机的起飞问题。
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原理其实挺简单,就是“烧开水”——航母上的锅炉产生高压蒸汽,把蒸汽憋在气缸里,飞机勾住甲板下的活塞,一旦松开阀门,高压蒸汽瞬间推着活塞往前冲,两三秒内就能把三十多吨的飞机加速到200多公里/小时,让战机满油满弹起飞不再是梦。
但蒸汽弹射这东西,就是个“油老虎”加“麻烦精”,单次弹射要消耗6到10吨高压蒸汽,常规动力航母为了维持蒸汽压力,得把20%的动力匀给它,导致航速下降。
而且机械结构复杂到离谱,光管道和阀门就成千上万,维护起来能让工程师头秃。
美国尼米兹级航母,每周都得搞一次全面维护,弹射器的维护费占了全舰设备维护费的80%,简直是吞金兽。
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3、
不过就算这么麻烦,蒸汽弹射也成了大国航母的标配,毕竟能让飞机快速起飞,在战场上就能抢得先机。
但咱们中国的科研人员不满足于此,心里琢磨着:能不能搞个更先进、更省心的弹射器?
这时候,第二次工业革命的“老朋友”——电磁力,进入了视野。
原理其实不新鲜,跟磁悬浮列车、电磁炮差不多,就是利用磁铁“同性相斥、异性相吸”的原理,在弹射轨道上装一排电磁铁,通过电流变化控制磁场,一级一级推着滑块前进,滑块再带着飞机加速。
听着简单,可真要做出来,难如登天。
最大的难题就是电力系统:电磁弹射需要瞬间爆发巨量电能,相当于一下子点亮几万个家庭的灯泡,而且还得精准控制能量输出——弹无人机和弹预警机,需要的力道完全不一样,差一点都不行。
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4、
更关键的是,这套系统还得融入航母的整体电力网络,不能跟其他设备抢电。
美国最先搞电磁弹射,装在了福特级航母上,他们仗着核动力航母发电多,搞了个飞轮储能系统——用电力驱动飞轮高速转动,弹射的时候靠飞轮发电释放能量。
可这套系统问题一大堆,可靠性差得离谱,早期平均每272次弹射就会出严重故障,直到现在都没完全解决。
咱们中国呢?在马伟明院士团队的攻关下,走出了一条不一样的路。
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福建舰用的是“中压直流电力系统+飞轮储能与超级电容混合储能”的方案,直接解决了常规动力航母提供瞬时大功率电能的世界性难题。
这套系统牛在哪?首先是中压直流技术,把全舰的电力分配、储能、弹射功能高度集成,省去了复杂的变频环节,能量利用率一下提到了90%,远超美国的60%,而且电压波动小,能保证储能系统充放电稳稳当当,不会出岔子。
再说说超级电容,这东西是个“快充快放”的高手,靠电极和电解液之间的电荷吸附储能,响应速度能到毫秒级,功率密度超高,正好能承担电磁弹射的瞬时脉冲负荷,不会给航母主机动力系统添负担。
更重要的是,超级电容寿命长,理论上能充放电几十万次,还没有机械磨损,维护起来比蒸汽弹射简单太多。
有数据为证:福建舰的电磁弹射器,曾创下4000次无故障弹射的纪录,而福特级早期还在为“每272次出故障”头疼。
而且咱们的超级电容组体积只有美国飞轮系统的五分之一,能省出不少空间装航空弹药,据测算能多带15%的弹药,这在战场上就是实打实的战斗力。
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5、
最关键的是,这套系统兼容性极强,从200公斤的小型无人机,到35吨级的空警-600预警机,都能精准调节弹射力度,实现全机型适配。
之前曝光的里,歼-15T、歼-35隐形战斗机、空警-600预警机都在福建舰上完成了起降,这意味着咱们的航母不仅能起降重型战机,还能搭配预警机构建完整的空中作战体系,战斗力一下就上了个台阶。
可能有人会问,美国用的是核动力,咱们福建舰是常规动力,为啥电磁弹射反而更靠谱?
其实答案就在系统集成能力上。
美国是靠核动力“蛮力”供电,而咱们是靠智能化的电力分配系统,把每一度电都用在刀刃上,在常规动力的基础上,实现了核动力级别的供电能力,这才是真正的技术突破。
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回望中国航母的发展路,从白马庙时期的几艘小炮艇,到辽宁舰的“摸着石头过河”,再到山东舰的自主建造,最后到福建舰的电磁弹射突破,每一步都走得扎实又艰难。
这背后,是几代科研人员“板凳甘坐十年冷”的坚守,是无数个日夜的攻坚克难,更是从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的自主创新之路。
福建舰的电磁弹射,不只是一个技术装备那么简单,它是中国海军走向深蓝的“通行证”,是强国梦的一个缩影。
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以前咱们看美国航母耀武扬威,心里总憋着一股劲;现在咱们有了自己的先进航母,有了能超越美国的电磁弹射技术,终于能挺直腰杆说一句:星辰大海,中国海军来了!
未来,这套电磁弹射技术说不定还会用到无人航母上,开启航母发展的新篇章。而中国海军的脚步,也绝不会停在这里——向海图强,这才只是序章。
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