电磁弹射比蒸汽弹射的优点「电磁蒸汽电磁弹射」

今天带来电磁弹射比蒸汽弹射的优点「电磁蒸汽电磁弹射」，关于电磁弹射比蒸汽弹射的优点「电磁蒸汽电磁弹射」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

事实上，弹射器的历史比航母还要早在水上飞机问世后，各国海军就迅速将其装备到战列舰、巡洋舰上，从而出现了落重式、飞轮式、火箭助推式、液压式和气压式等多种弹射器。相比之下，在航母问世后相当长时间里，却没有对弹射器表现出兴趣，主要是因为当时航母搭载的舰载机都是螺旋桨飞机。与后来的喷气式飞机不同，螺旋桨飞机起飞重量小，平直翼设计又使其具备很好的低速性能。所以，螺旋桨飞机在航母上依靠自身动力滑跑很短距离就能起飞升空，无须借助弹射器来起飞。美军曾在少数航母的机库内装有液压式弹射器，但没多长时间就拆了。英军同样只是在少数航母上装有液压式弹射器，但只是作为辅助起飞手段。

美国“福特”号航母

二战后，喷气式飞机开始取代螺旋桨飞机成为航母的主力舰载机。喷气式飞机的起飞重量及起飞速度急剧增大。靠自身动力在航母甲板上滑跑是根本无法起飞的，必须借助弹射器起飞。这样一来，弹射器就成了航母必备的子系统。最早研制出实用化航母蒸汽弹射器的是英国，美国随即采用，并将其发扬光大。

就技术成熟度而言，使用长达70年的蒸汽弹射器已经非常完善，继续改进很难。然而，人类对弹射器的性能要求却是无止境的，这就使得技术上止步不前的蒸汽弹射器越来越难以满足航母未来需要，而且其固有缺陷也越来越令人难以容忍。概括讲，蒸汽弹射器存在下述缺陷和不足：

一是，需要消耗大量蒸汽和淡水。蒸汽是高温高压的气体，航母如连续使用来弹射水上飞机的弹射器用几次蒸汽弹射器，蒸汽压力就会明显下降。以美军退役的小鹰级常规动力航母为例，其采用的C-13蒸汽弹射器，每次弹射要消耗625千克蒸汽。连续紧急弹射8架舰载机后，航母上的锅炉蒸汽压力就会损失20%，整个动力系统会损失32%，航速下降8节。而航母重新储备足够压力的蒸汽需要24分钟左右，这就意味着，航母无法在短时间内出动大机群作战。若是中低烈度冲突还无关紧要，若是高强度战争就可能成为致命隐患。

此外，蒸汽弹射器对淡水的消耗量可谓惊人，不仅蒸汽的产生需要淡水，而且蒸汽弹射器工作时，每弹射1架舰载机就需要1吨左右的缓冲淡水。算下来，每弹射1架舰载机实际上需要近2吨淡水。蒸汽的产生和蒸汽弹射器的缓冲，为何非要消耗淡水？原因很简单，海水里含有氯化钠、镁、钠等物质，具有很强的腐蚀性、若用海水来产生蒸汽或用于缓冲液体、对舰载机上的精密仪器腐蚀性会相当大，所以必须用淡水。然而，淡水对于核动力航母来说不算多大问题，因为核动力航母的能源近乎无限，可以直接引入海水，采用低压蒸馏法来加热蒸馏，然后通过凝结得到蒸馏的淡水。而常规动力航母的能源可没有核动力航母那么充裕，若用蒸汽弹射器的话就会比较吃力，因为其没有那么多的能源来保证足够的蒸汽和淡水。

二是，传统的蒸汽弹射器最大弹射能量只能达到 95兆焦，弹射的舰载机重量最大不能超过35吨，这就限制了舰载机性能进一步提升。因为从先进舰载机发展趋势看，其起飞重量一直呈增长之势。这种情况下，弹射能量有限的蒸汽弹射器，很可能会成为限制舰载机性能进一步提升的瓶颈。

三是，蒸汽弹射器难以精准控制能量输出。若舰载机太重，蒸汽弹射器力量不足，无法弹射；若是小型无人机，蒸汽弹射器又会因弹射力量太低而导致蒸汽压力不足。有关资料显示，由于蒸汽弹射器难以精准控制能量输出，使得蒸汽弹射器对于舰载机的起飞重量要求区间是20至35吨，速度范围局限在69.4至97.2米/秒，这不仅极大地限制了舰载机种类，也使得航母任务范围及作战灵活性受到极大限制。

美国“里根”号航母

四是，全系统体积和重量太大。蒸汽弹射器需要配备蒸汽储罐、管线及辅助设备，全系统配套设施多，体积和重量过于庞大。C-13蒸汽弹射器全系统体积达1100立方米，全重达538吨，这使得中型以下航母难以使用，最适合的还是大型航母。像法军4万吨级的“戴高乐”号中型航母，虽采用了C-13蒸汽弹射器但却是“小马拉大车”，不能很好地发挥蒸汽弹射器的性能。

五是能量效率低。人们经常看到。航母使用蒸汽弹射器弹射舰载机时，总有大量白色蒸汽溢出，弥漫在甲板上。很显然，这些溢出的蒸汽都白白浪费了。由于蒸汽弹射器一直无法解决上述问题，因此具能量效率只有4%至6%。

六是维护难度和成本都很大。蒸汽弹射器系统组成复杂，这就决定了其维护难度大、成本高 例如、蒸汽弹射器需要的U型密封条更换频繁且十分麻烦，对材质要求非常高。事实上，弹射型航母之所以全寿命成本较高，蒸汽弹射器维护成本高是其中一个重要原因。

正因如此，电磁弹射器才应运而生。实际上，电磁弹射器发展并不比蒸汽弹射器晚多少，美海军早在1945年就与威斯汀豪斯公司联手建造了一部电磁弹射器，它可以在178米的距离上把4吨重的飞机加速到180千米/时。然而，这个弹射能力距当时主流的液压式弹射器有很大差距，且制造电磁弹射器需要消耗大量的铜，因此，在当时技术水平下，电磁弹射器不可能获得大的发展。无奈之下，美军军只好将精力全都投在蒸汽弹射器上。直到20世纪80年代，美军才重启电磁弹射器发展项目。

电磁弹射器在解决一系列技术难题达到实用化后，便被各国新一代弹射型航母选用。总体看，电磁弹射器具有以下优点：

一是，加速均匀且力量可控。C-13蒸汽弹射器进行弹射作业时的加速度峰均比设计值为1.15至1.2，实际值可能大于2，这使得其加速突然性大，会给舰载机飞行员带来较大冲击，还会对飞机结构和寿命产生较大影响。电磁弹射器的加速度峰均比是1.05，由于电磁弹射器的加速与弹射器的长度没有关系，除受到气动阻力和摩擦阻力影响外，弹射初段到末段基本加速度不会出现大的波动，对飞行员和飞机结构的损伤明显减小。

美国“尼米兹”号航母

二是，电磁弹射器具有很大的能量输出调节范围。蒸汽弹射器的功率输出依靠一个叫速率阀的东西，它利用控制蒸汽流量的方式控制弹射器的功率输出，机械的可调节性能输出达到1：6就逼近极限了。而电磁弹射的功率输出是由电路系统控制，最大弹射能量可达122兆焦，弹射飞机的重量范围在0.2 至45吨 弹射速度范围在 28.3至102.9米/秒.这些指标要比蒸汽弹射器出色得多，因此采用电磁弹射器的航母能搭载的舰载机种类要多得多，任务范围及作战灵活性显著增加。特别是对于各种大小和功能不同的无人机来说，电磁弹射器是唯一选择。

三是，反应灵敏。电磁弹射器在系统完全冷态条件下，在15分钟内即可进行弹射 与之相比，蒸汽弹射器的启动时间特别长，面对突发情况时，易贻误战机。

四是，系统体积小、重量轻。以福特级航母配备的电磁弹射器为例，其系统体积只有425立方米，重量为280吨，这两个指标远比C-13 蒸汽弹射器优异。这一优势，不仅能为航母的稳定性设计带来益处。而且节约的空间可用来扩展其他用途，如增加机库面积。

五是，结构简单、维护成本低。电磁弹射器的结构要比蒸汽弹射器简单得多，因此维护人员既不必再为复杂的蒸汽管道迷宫所困扰，也不必再为灼热的蒸汽泄漏及四处溅污难以清洁的润滑油所愁。试验显示，使用电磁弹射器后，可以减少近 30%全寿命维护费用及近20%的维护人员，战机的作战安全性和可用度提高近两成。

美国“罗斯福”号航母

六是，能量效率高。电磁弹射器的能量效率高达60%以上，这是蒸汽弹射器根本无法比拟的。

七是，重大故障平均周期更长。电磁弹射器的重大故障平均周期可达1300周以上，而蒸汽弹射器的重大故障平均周期只有405周。

八是，机械磨损低。蒸汽弹射器在工作时存在各种机械摩擦，尤其是U型金属密封条的磨损。电磁弹射器的电力元件则采用无接触瞬间电磁力，几乎没有机械损耗，这就增加了各部件使用时间，从而降低了维护费用。不仅如此，电磁弹射器的维护作业环境要比蒸汽弹射器好很多，这也大幅降低了维护人员负担。

由此可见,蒸汽弹射器存在的缺点和不足，正好是电磁弹射器的优点，这也是电磁弹射器开始取代蒸汽弹射器的要因。

电磁弹射器至今仍是各国严格保密的尖端技术。外界目前只知道美国和中国的新型弹射型航母都采用了电磁弹射器，但根本无法知道电磁弹射器的水平。

美国的电磁弹射器发展虽早，但到目前仍未达到设计要求。如美国国会参议院在2021年关于“福特”号航母的报告中显示，该航母的电磁弹射器设计要求是在30万次弹射后故障率为 1/4166，也就是每4166次弹射才允许发生一次故障。然而，在首舰“福特”号航母仅完成了8145次弹射时，其故障率就已达到1/272。尽管经过一番改进，“福特”号的电磁弹射器在1万次弹射后，故障率变成了 1/340，但这个数据与设计数据差距仍然很大。不仅如此，报告还强调，“福特”号航母电磁阻拦装置问题更大，设计要求每16500次阻拦才允许出现 1次故障，但实际上每41次阻拦就会出1次故障。

中国“福建”号航母

国会对于“福特”号电磁弹射器和电磁阻拦系统的故障率之高怨言甚大。毕竟花了 143亿美元造了一个军舰。且开支比计划超出了 23 亿美元，最可悲的是，就算更换蒸汽弹射器也做不到了，因为制造蒸汽弹射器的企业已经破产，即便进行重组，蒸汽弹射器的部门也已解散多年，美国只能想办法解决电磁弹射器的问题。

美国电磁弹射器和电磁阻拦系统的故障率为何如此之高，外界不得而知。不过，有技术人员分析，很可能是因为福特级采用的电力供应模式是交流电所致，因为这种供电模式稳定性相对较差，对于电磁弹射器和电磁阻拦系统来说，不是理想的供电模式。所以，美国要想彻底解决福特级航母电磁弹射器和电磁阻拦系统的故障率问题，还须下大力气。