电磁弹射，到底牛在哪(图文)

航母舰载机起飞方式大比拼
电磁弹射，到底牛在哪
文·孙帮碧

美国斯坦尼斯号核动力航母
图片来源于网络
    日前美国“福特”级航母“福特号”已完成相关测试，预计将于9月交付给海军。早些时候，在英国范堡罗机场举行的第50届范堡罗国际航展现场，参展厂商展出了美国福特级航母的一些内部结构，包括电磁弹射系统模型。毫无疑问，这艘美国“福特”级航母首舰的舰载机起飞方式，采用了目前最先进的电磁弹射技术。
    在中外媒体对于国产航母的报道中，舰载机起飞方式也是关注的焦点之一。《简氏防务周刊》日前报道，从多种迹象来看，将在上海开工建设的中国第三艘航空母舰将可能采用弹射起飞、阻拦降落的方式，这将是中国第一艘配备弹射器的航母，其作战能力将会比辽宁舰更强。
    采用电磁弹射起飞方式的优势到底何在？其对航母战斗力提升究竟有何影响？我们一起来一探究竟。
    美、法等国在发展航母时，围绕核心武器系统——舰载机的效能而采用弹射起飞技术
    说到航母舰载机弹射起飞，不得不从航母舰载机的起飞方式谈起。在早期的航母上，由于舰载机（包括战斗机、轰炸机、鱼雷攻击机）重量轻、安全离舰起飞速度低，其带弹量和作战半径有限，因此绝大多数舰载机可以通过自身动力利用有限长度的飞行甲板直接起飞而不需要任何助飞方式。
    二战后，人们对航母及其舰载机作战效能的认识加深，加上舰载机自身的发展，特别是喷气式舰载机的上舰，航母舰载机的起飞方式也发生了变化。
    目前，国外现役航母固定翼舰载机的起飞方式主要有垂直/短距滑跑起飞、滑跃起飞和弹射起飞等。垂直/短距滑跑起飞方式是利用舰载机发动机推力矢量的控制实现起飞，其主要应用于轻型航母上，如英国无敌级轻型航母的“海鸥”舰载机。滑跃起飞方式是采用航母舰舷部十多度的上翘甲板结合舰载机发动机的推力实现起飞，如俄罗斯库兹涅佐夫级中型航母的米格-29，苏-27K舰载机的起飞方式。弹射起飞方式是利用飞行甲板上布置的弹射装置，在一定行程内对舰载机施加推力来达到舰载机的离舰起飞速度，其主要应用于大型/中型的攻击或多用途航母上，如美国和法国现役航母。
    相比弹射起飞，其他起飞方式都需要靠舰载机自身动力实现起飞，可以避免因配置弹射装置而产生的航母舰体重量/重心、空间布置等问题，但靠舰载机自身动力起飞，会遇到燃油消耗大而使舰载机离舰空中作战半径变小，舰面甲板侧风和舰体摇摆等因素，影响舰载机起飞作业的环境适应性以及整个舰队的机动性，更为重要的是，如果依靠自身动力，航母上无法起飞重型飞机，例如预警机。因此，像美、法等国在发展航母时，围绕核心武器系统——舰载机的效能而采用弹射起飞技术。
    弹射起飞技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短程发射大载荷，优越性毋庸置疑
    弹射起飞技术是一种新兴的直线推进技术，适宜于短程发射大载荷。航母舰载机的弹射起飞技术主要包括液压弹射起飞、蒸汽弹射起飞以及最先进的电磁弹射起飞技术。
    那么，究竟什么是电磁弹射系统（EMALS）呢？
    EMALS是美国海军21世纪航母上的新一代舰载飞机弹射系统。其最早要追溯至20世纪40年代，美国海军利用电磁感应马达技术设计、制造并试验了一套电磁飞机弹射系统，由于二战结束及该套系统成本较高，该项目被取消。为进一步验证EMALS弹射舰载机的可行性，1982年美国海军重新启动了EMALS的研究项目，并在1988年进行了电磁弹射、制动和回收以及系统性能和电磁辐射试验。
    20世纪90年代，美国海军在设计下一代航母（CVN-21）时提出了全电军舰的概念，要求舰上不再采用蒸汽、液压等机械手段，其中最重要的技术革新就是电磁弹射器取代蒸汽弹射器，并在论证CVN-21方案过程中，正式确定研制航母电磁飞机弹射系统。
    EMALS的弹射电动机通过电力系统输电，可生成一个同弹射系统的往复车相互作用的电磁力，在电磁力作用下，往复车将携挂飞机沿弹射冲程加速至起飞速度；控制系统持续监控EMALS全系统性能，是EMALS的关键信息处理模块，该系统能够根据飞机、环境和弹射系统的参数变化实施调控，同时还担负报警任务。
    2004年4月2日，经过方案评估，美国海军选择了通用原子公司设计方案，后续经过一系列大量的实际尺寸的样机试验，于2009年6月正式决定在福特级航母上安装电磁弹射系统，并授予通用原子公司研制合同。目前，通用原子公司也已获得第二艘福特级航母电磁弹射系统建造合同，首艘福特级航母“福特”号即将交付。
    配有电磁弹射系统的“福特”号航母，日出动舰载机可达到300余架次，相比尼米兹级提高了25%
    比起航母舰载机的其他起飞方式来说电磁弹射的优越性更为突出。
    一是能量幅度更宽。电磁弹射装置比蒸汽弹射装置的最大能量幅度高出20%，可以容纳以更快速度起飞的重型飞机，而其细微精确的控制，使得EMALS又能够同时弹射较小、较轻的航空飞行器（如无人机），扩大了航母搭载不同机型的能力，很大程度上扩展了现役航母的作战能力。
    二是弹射性能稳定。相比蒸汽弹射器，电磁弹射拥有先进的反馈和闭环控制系统，能够使得任何一次弹射加速度峰平比更加恒定、末速度变化范围更小。
    同时，电磁弹射装置提高了可用性、可靠性，并降低了运行与维护费用。
    另外，相比蒸汽弹射系统，EMALS重量明显减轻，体积更小，减少了对舰上大量液压油、淡水和蒸汽等辅助设备的需求，各组成部分的布局更加灵活，能最大限度地优化航母内部布置，增加了航母设计灵活性，潜在地提升了航母的生存能力。
    美国即将服役装配有EMALS的“福特”号航母，其日出动舰载机可达到270—310架次，相比尼米兹级提高了25%，未来美国海军11艘福特级航母的作战能力相当于13.75艘尼米兹级航母，而EMALS的装配就是其中最主要的核心影响因子，其对航母战斗力的提升足以对作战对手产生巨大的震慑作用。
    （作者单位：海军装备研究院）