為何蒸汽彈射器的最大彈射能力只有35噸?


彈射器在航母這種海戰(zhàn)特殊艦型出現(xiàn)不久也就出現(xiàn)了,因?yàn)樵缒甑暮侥讣装逯挥?00米左右,要在這上面排隊(duì)起降螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī),稍微載重都起飛很困難,最好有一種裝置在起飛時(shí)“助推”一下;而到了噴氣機(jī)上艦時(shí)代,若沒有助推裝置,以當(dāng)時(shí)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,幾乎無法靠自己的推力在平甲板航母上完成起飛。
這導(dǎo)致彈射器這種航母專用助飛裝置很早就出現(xiàn)了。甚至還一度出現(xiàn)過在艦載機(jī)上捆綁助推火箭的方法?,F(xiàn)在很多軍事愛好者腦洞大開的方法,其實(shí)在各國海軍早年的航母上,大多都實(shí)際試驗(yàn)過。比如什么皮筋助飛、彈簧助飛、火藥發(fā)射筒助飛、火箭筒助飛等等,最后發(fā)現(xiàn)都不靠譜。最終發(fā)明了蒸汽彈射裝置,證明實(shí)用性最強(qiáng)的一種助飛裝置。當(dāng)然,蒸汽彈射也有個(gè)復(fù)雜的進(jìn)化過程,最早是用氣缸——推桿——滑輪組——彈射繩的笨重組合,早年也是單杠彈射,最近幾十年才進(jìn)化到雙缸加彈射梭的大功率蒸汽彈射系統(tǒng)。
雙缸雙活塞加單彈射梭的蒸汽彈射,采取兩個(gè)總長超過100米的大直徑彈射管并聯(lián);高壓蒸汽通過電磁閥,由蒸汽包瞬間釋放到彈射管,高壓蒸汽推動(dòng)活塞前進(jìn),同時(shí)帶動(dòng)彈射梭,拉動(dòng)艦載機(jī)起飛。

蒸汽彈射的做功,主要集中在彈射開始的瞬間;而隨著活塞的向前運(yùn)動(dòng),高壓蒸汽的擴(kuò)散空間越來越大,壓力越來越小,溫度也越來越低;因此當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到彈射管后半段的時(shí)候,彈射動(dòng)力已經(jīng)成強(qiáng)弩之末,對艦載機(jī)已經(jīng)沒有多大幫助了。
在蒸汽彈射管的末端,還要有一套活塞減速系統(tǒng),等于讓兩個(gè)并聯(lián)的彈射活塞的頭部瞬間插入水管中,來讓它們的速度迅速歸零并且降低溫度。由于活塞減速也有十幾米的距離,導(dǎo)致100多米長的蒸汽彈射系統(tǒng)的真正做功距離也就前80米,這就進(jìn)一步降低了蒸汽彈射的實(shí)際效率。
飛行員對蒸汽彈射的感覺是:彈射開始瞬間拉力極大,而當(dāng)彈射器接近末端時(shí),飛機(jī)自身發(fā)動(dòng)機(jī)的推力,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過彈射器的拉動(dòng)!彈射開始時(shí),瞬間拉力和加速度往往超過4個(gè)G,高達(dá)4.5到5個(gè)G,這對機(jī)體壽命和飛行員的健康,都是不利的。但越往后動(dòng)力越小,幾乎是“有氣無力”的狀態(tài),對飛機(jī)起飛幫助很小。
瞬間爆發(fā)的彈射方式,也限制了蒸汽彈射器的最大彈射能力;最終型號(hào)C13-2蒸汽彈射器的最大彈射力也就30噸出頭,加上吹氣大襟翼等特殊艦載機(jī)本身的設(shè)計(jì),才能彈射35噸的艦載機(jī)。若再想提高,只能讓蒸汽彈射器直徑更大,爆發(fā)力也更強(qiáng),這是飛機(jī)和飛行員所不能承受的,因此蒸汽彈射器已經(jīng)到了潛力挖掘的極限。
彈射初期高達(dá)4個(gè)G以上的加速度,更是大展弦比無人機(jī)無法承受的:所謂大展弦比就是翅膀很寬很薄,而且基本和機(jī)身成垂直狀態(tài)安裝,無明顯后掠角度的飛行器;這種飛行器,往往無法承受超過2個(gè)G以上的瞬間加速度;一旦超過這個(gè)值,彈射的瞬間可能就把翅膀拉掉或者機(jī)體拉斷;因此想彈射大型無人機(jī),最好是用電磁彈射。

蒸汽彈射的彈射重量可調(diào)節(jié)幅度很小。瀚海狼山認(rèn)為主要是因?yàn)殡姶砰y對蒸汽發(fā)射量是不可大范圍任意調(diào)節(jié)的,而且調(diào)節(jié)過程超級(jí)麻煩,需要人工手動(dòng)旋轉(zhuǎn)大量的閥門,費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且效果不佳。而電磁彈射裝置,只需要在控制盤上修改幾個(gè)數(shù)碼就行,范圍可以從45噸到4噸自由調(diào)節(jié)。電磁彈射和攔阻,相比蒸汽彈射的技術(shù)進(jìn)步,是革命性的。正如電力火車淘汰了蒸汽火車頭。只可惜蒸汽彈射經(jīng)驗(yàn)最豐富的美國人至今認(rèn)為只有愛因斯坦才能玩轉(zhuǎn)電磁彈射和電磁攔阻。等真正整明白,怕是黃花菜都涼了。