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電磁彈射究竟有多快

美食 更新时间:2024-07-26 10:29:35

6月17号,曾經被稱為003航母的我國第3條航母下水,命名為福建号,裝備三條電磁彈射器,滿載排水量8萬多噸。

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而且,這三條電磁彈射器的水平比美國裝在福特号航空母艦上的電磁彈射器的水平還要高。

與001遼甯号、002山東号航母相比,003外觀上最大的區别,是一個全通直甲闆,不像前兩艘航母前面是翹起來的。

以前的山東号、遼甯号航空母艦艦載機起飛采用滑躍式,從滑躍起飛到用彈射起飛是一個巨大的飛躍。

▍滑躍起飛有什麼缺點?

從航空母艦上滑躍起飛的艦載機,全靠發動機的推力獲得速度增量。由于這個增量往往達不到起飛的要求,所以夾闆前面翹起來讓這個飛機成一個抛物線這樣飛出去,指望這個飛機在掉水裡之前有足夠的速度。

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蘇33加力推力25.6噸(單發加力推力12.8噸),滿載起飛重量32.8噸。

庫茲涅佐夫這一個級别的起飛跑道有兩個長度,一個是105米,一個是195米。

假設蘇33輕載25噸開全加力,加速度為25.6×9.8÷25=10米每秒,在105米跑道上加速時間(105×2÷10)^0.5=4.58秒,離開甲闆速度隻有45.8米每秒,相當于165公裡每小時,比最小起飛速度240公裡每小時還差了75公裡每小時。

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根據前蘇聯海軍艦載機起降數據,蘇33艦載機在105米短起飛點最大起飛重量31.8噸,飛機飛出去以後要掉到甲闆下面20米,接近水面10米的地方才能夠獲得起飛速度,非常危險。105米短起飛點上最佳起飛重量是28.5噸。

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我國的艦載機殲15“飛鲨”空重17.5噸,最大起飛重量32噸,最大内部燃油9噸。

由此可見,通常的情況下,殲15如果以最大内部燃油在105米跑道上起飛,隻能攜帶兩噸彈藥。

兩噸彈藥,執行空優任務還可以,執行對海對陸打擊任務彈藥很難選擇,扣除用于自衛的兩中兩近4枚空對空導彈,富餘的挂載能力隻能挂一枚小的反艦/對陸巡航導彈。

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沒有彈射器的航空母艦,大概有這樣幾個缺點:艦載機的出動速度慢,大部分艦載機不能以重載方式起飛,無法放飛固定翼的預警機。

▍中國航空母艦彈射器實現彎道超車。

蒸汽彈射器是英國人首先發明的,美國人購買了英國的專利以後,改良成熟,并且大規模應用在航空母艦上。

由于是航空母艦上的關鍵設備,所以中國是不可能從美國購買到蒸汽彈射器,以及相關的技術和專利。

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中國蒸汽彈射器也沒搞過,電磁彈射器也沒搞過,是一個外行。對于外行來說,走哪條路都是一樣難。

我國研制彈射器是電磁彈射器和蒸汽彈射器同時研制,然後比較了一下,覺得電磁彈射器确實有優勢。

電磁彈射器的工作原理和蒸汽彈射器的工作原理完全不一樣,美國搞電磁彈射器也是從0開始的,我們也是從0開始的,我們搞出來不比美國差。

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也就是這種工作原理的不同,決定了電磁彈射器有巨大的優勢。

蒸汽彈射器彈射過程中,随着蒸汽膨脹壓力逐漸下降,彈射加速度也在逐漸下降。但是彈射最開始的那個時候,艦載機要承受最大的力,這個時候就有一個問題,這個力不能太大,太大會讓艦載機受損。

電磁彈射器施加給艦載機的力是均勻的,整個彈射過程中可以給艦載機均勻加速度,對飛機的結構很友好。

▍電磁彈射器比蒸汽彈射器的性能提高多少?

假定飛機彈射時初始拉力為F,在蒸汽彈射的末端,F值的下降可以達到20%,電磁彈射F值可以始終保持不變。

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如果簡單的說,可以認為電磁彈射器的彈射能力比蒸汽彈射器要高20%,但是實際上遠遠不止。

蒸汽彈射器的蒸汽源是航空母艦上的鍋爐,根據美國航空母艦上的蒸汽彈射數據,在4台蒸汽彈射器滿負荷運行的情況下,16分鐘以後就會導緻蒸汽壓力下降而無法彈射,且工作期間會導緻航空母艦航速下降。

蒸汽彈射器的壓力調節範圍很小,有一個最低的壓力值,不能彈射很輕的無人機,因為巨大的加速度會把無人機給扯碎。

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電磁彈射器采用的是電流驅動,隻要按幾個按鈕電流就會改變,控制非常方便,可以彈射無人機和最重的飛機。

當然,電磁彈射器的能量來源仍然是航空母艦上的發動機,但是電能可以提前儲存,而且還可以開動備用的發電機,增加電力輸出。

而蒸汽基本上是沒有辦法提前儲存的,也沒有辦法增加額外的來源,隻能現彈現用。

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所以理論上說,采用電磁彈射器的航空母艦在彈射飛機的時候航速不會下降。

所以說,雖然003号航母上隻有三條彈射器,但是效率可以達到4條蒸汽彈射器的效果,甚至有可能超出。

美國現在裝電磁彈射器的航空母艦隻有福特号一艘,而且我國的電磁彈射器比福特号的電磁彈射器要先進。

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因為福特号的電磁彈射器采用的是交流電,我國電磁彈射器采用的是直流電。

▍為什麼說直流電磁彈射器比交流要好?

我們知道特斯拉發明了交流電,好像感覺交流電比直流電有優勢,實際上這是一種錯覺,在實際日常使用中,直流電比交流電有巨大的優勢。

但是直流電器非常少,主要的原因就是設備複雜。

交流電最大的優勢在遠距離輸電的時候,升降壓比較方便。

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電磁彈射器的原理其實很簡單,就是一個直線電機。所謂的直線電機,可以想象成把旋轉電機的定子、轉子拉直鋪平了,轉子就會沿着定子直線運動。

直流電磁彈射器是磁場不動,導體在運動,交流的電磁彈射器的磁場要不停的轉動。

直流電可以連續精确調壓,功率精确可控,交流電要改變功率往往采用變頻的方法。

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交流彈射器唯一的優點就是設備造起來比較容易,美國就是走了一條設備容易制造,但是使用上問題很多的路,結果造成了福特号的電磁彈射器現在故障太多。

我國的直流彈射器采用的是馬偉明院士發明的獨家專利技術,世界第一,領先于美國,屬于彎道超車。

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