为什么只有美国和法国的戴高乐航母采用国产航母 蒸汽弹射射技术

昔日的贫困村,如今已成为“世外桃源”。
迄今世界最长跨海大桥――港珠澳大桥主体将全线贯通。
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  随着中国建造国产航母消息的公布,有关中国第一艘国产航母的性能引发各种猜测。近日,中国网络流传的一组疑似是中国第三个航母蒸汽弹射器的卫星照片,更引起了热议。而稍早前的消息,中国已经开始建造了电磁弹射器,那么中国已经拥有了电磁弹射器为什么还要制造蒸汽弹射器呢?在未来中国国产航母上,将采用蒸汽弹射器还是电磁弹射器呢?
  目前世界各国的航母舰载机起飞技术有滑跃起飞和弹射起飞两种,弹射起飞又分为蒸汽弹射和中美正在研发的更先进电磁弹射,中国首艘航母辽宁号的歼15舰载机即采用滑跃式起飞。使用舰载机弹射器对航母作战能力有着非常重要的作用。
  蒸汽弹射器已有至少40-50年的使用、发展的历史,其结构、效能、制造工艺等都有公开的资料及案例可供参考。同时蒸汽弹射器如果的没有技术引进或者转让的话,蒸汽弹射器是很难被仿制的,蒸汽弹射器的特别之处在于参数和细节一直被高度保密,特别是如何处理闭气和快速循环的关键技术。目前除美国外,其他国家没有那么大的装备需求从而形成弹射器批次生产,即便是美国海军不过也采购了12-15台弹射器。法国建造戴高乐航母时候,也是向美国购买的。而美国向法国出售的弹射器售价为1.2亿美元一台,如果法国自己研制、建造就要需要15亿美金。
  蒸汽弹射器是一种笨重而可靠的机械装置,一台C-13重达500吨,安装在航母飞行甲板下的甲板层。需要1000立方米的空间,而且不能在机库的上方。蒸汽弹射器较为耐用可靠,美国C-13-2型弹射器每弹射100次做一次检查,每300次就需要对橡胶条等易损件进行专项检查,当每500-600次做一次中等保养,更换胶条,检查闭气和磨损程度。每1200次大修,更换闭气门芯钢条,重新膛光气缸,更换活塞环。美海军有海上大修弹射器能力,大修期通常为7-15天。
  一台蒸汽弹射器在使用中需要约80个人进行相关工作。使用蒸汽弹射器需要高度训练有素的官兵,需要2层甲板上下共百人的联合操练配合的统一。事实上,蒸汽弹射器与电磁弹射器虽功率相同,但技术实现手段差距甚大,所依托的基本技术、材料、工艺也有相当大的不同,技术上没有继承性。而电磁弹射器真正步入工程设计和制造,还是最近十几年的事,而美国首台电磁弹射器近年才实际装舰。
  而根据美国海军福特级航母上的电磁弹射器来看,电磁弹射的最大弹射能力高达122兆焦耳,比蒸汽弹射器高出约29%,可以弹射重量更大的舰载机。同时航母上的电磁弹射器采用模块化设计,直线电机可以分段安装拆卸,各部件适装性好,可用于中型、大型航母。
  中国海军在蒸汽弹射器和电磁弹射器两个领域均立项,因此两类弹射器实际上一直是并存的,从目前在建的两条弹射器来看,一条是蒸汽弹射器,一条是电磁弹射器,可见蒸汽弹射和电磁弹射方案都在选择方案中,而蒸汽弹射器更有可能率先装备国产002核动力航母。因此有人认为,中国国产航母应按部就班,先研制装备蒸汽弹射器,再研制装备电磁弹射器。从未来发展方向来看,中国航母舰载机肯定会采用电磁弹射器进行弹射起降。
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请问:英国未来新型航母为什么采用弹射和滑跃两种起飞方式?既然有弹射,为何还要用滑跃呢?而且使用的是电磁还是蒸汽弹射呢?
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因为为了降低风险,首先英国航母是不可能使用蒸汽弹射的,因为英国航母的动力是电传动的全燃动力既没有反应堆也没有锅炉,不能提供蒸汽但是却可以提供大量电力,所以如果使用弹射器,只可能使用电磁弹射.而另一方面电磁弹射并不是成熟技术,即便投入使用,技术指标也未必能满足全功率弹射的需要,这时候就需要滑越甲板作为补充.尤其是一旦电磁弹射技术出现重大挫折,拥有滑越甲板也不至于让航母沦为摆设英国作为蒸汽弹射器和滑越甲板的发明国对这两种起飞方式的利弊有充分的了解,做出混合的设计方案不足为奇.实际上各国使用不同的起飞方式,并非简单从经济和技术的角度考虑.英国和俄国都倾向于使用滑越甲板绝不仅仅是造不出蒸汽弹射器(航母蒸汽弹射器就是英国人发明的,谁怀疑那真是智商有问题了,苏联那么邪恶的重工业帝国也不可能造不出),很大的原因是考虑到高寒地区部署(这两国海军的母港纬度都不低,结冰是个大问题)和海空军战机尽量通用,另外英国和俄国对舰载机的对海攻击依赖不高,他们要求的是舰载机能长时间大量持续可靠的起飞执行舰队防空任务(而不是像美国海军那样要求短时间少量战斗机满载起飞,因为虽然蒸汽弹射可以简单快速地进行满载起飞,但是尼米兹级的蒸汽量只够连续起飞20多架,而且一昼夜最多180次).实际上以尼米兹级的尺寸和F18的起飞性能,即便使用滑越甲板,也可以从容进行满载起飞,如果为了预警机和反潜机考虑也可以像苏联的乌里扬诺夫斯克级那样主甲板使用滑越甲板然后把弹射器布置在斜甲板上.之所以一条路走到黑,最根本的原因还是最大限度的降低被迫使用空军战机的风险(因为滑越甲板对飞机没有特殊要求,空军飞机上舰技术难度会比使用滑越甲板小很多),如果对美国军种之间的门户之见稍微有点了解就知道,如果制造商想说服美国空军对新战斗机开发项目进行投资最好的办法不是说苏联又有了某种新飞机,而是要说海军正在研制某某飞机(当初F16的研制经费就是这么骗来的,本来空军是一分钱不掏的,结果这种言论一出来,马上态度就变了)
能用一种机型,为何还要用两个型号?美国航母都在减少机型,全部F18,为何英国新型航母还要用两种起飞方式,两种机型的飞机呢?增加后勤压力了呢?
没有证据显示英国要使用两种战斗机。而且英国人也不是使用两种起飞方式,而是把电磁弹射和滑越甲板结合。另外即使使用两种起飞方式也不需要使用两种飞机,因为目前使用弹射起飞的战斗机(F18和阵风)也可以使用滑越甲板起飞(但是反过来不行,因为弹射起飞需要对前机身和前起落架进行特别设计),而F35C也是可以使用滑跃甲板的,简单来说凡是起飞距离在400米以下的战斗机都可以在不进行任何修改的情况下依靠滑跃甲板在这种尺寸的航母上安全起飞,当然如果是空军战斗机还得考虑在航母降落的问题
电磁弹射和滑越结合确实很有创意,两者有机结合既弥补了滑越甲板的缺点又规避了全功率电磁弹射的技术难度和能耗问题(以尼米兹级那么充沛的动力都只能提连续进行20次最大负载的蒸汽弹射)。可以说这是英国人自斜角甲板、蒸汽弹射器、滑越甲板、菲涅尔助降镜之后对世界航母发展的又一重要贡献(忽然发现现代航母上的所有设备都是英国人发明的,昔日的海上霸主果然底蕴深厚)
你的意思是:电磁(蒸汽)弹射如果失灵了,就滑跃起飞?或者让电磁(蒸汽)弹射休息一会?对么?400米以下就可以滑跃,那么歼10也可以么?F18、F35,也能在瓦良格上起降么?多谢你指教了!
起飞距离400米以下的基本都可以用滑越甲板起飞,当然效果没有舰载机要好,毕竟舰载机的起飞距离更短一些,而且最大的问题是降落,歼10就算能起飞,但是不能降落,而且单发战斗机很难被海军接受,再一个歼10的前起落架要想适应航母上的暴力降落也需要进行大量修改,牵扯的方面很多。当时英国伊丽莎白女王级的其中一个方案(STOBAR方案)就是类似于库茨涅佐夫级的,滑越起飞和拦阻降落,计划是使用加装着舰钩并加强起落架的海军版的“台风”,因为这个方案完全靠英国自己就能搞定,但是考虑到台风的造价问题,而且没有太好的隐形性能,这个方案被否了
F18和F35C当然可以在库茨涅佐夫级这样的航母上起降,但是在大载弹量的情况下起降效率肯定不如用弹射器(因为大载弹量下需要从斜甲板的后方开始滑跑,不但需要的时间长,还占据了降落区),如果都是标准空战挂载到问题不大,应该可以从斜甲板前方的1号起飞点滑跑。如果真想用F18和F35C,可以减弱一些不必要的前起落架和前机身结构,因为不需要弹射起飞的话,这些加强的部位就是累赘
英国、法国未来型航母也是常规动力,那么它们需要几台蒸汽轮、燃气机、发电机呢?与老瓦的比,先进多少?另外,核动力航母是不是不需要发电机了?因为有核能了?多谢了!
核动力当然需要发电机了,只有卫星上的核电池才能直接发电,而且功率很小。真正的核反应堆就是相当于个锅炉而已,所以核动力战舰其实都是使用蒸汽轮机的(否则也没法使用蒸汽弹射了)。常规动力无疑是英国的伊丽莎白女王级是最先进的,因为他是第一艘使用燃气轮机的大型航母,这是由于他使用电力传动代替了机械传动从而做到了大量燃气轮机的协调工作,同时也有了非常充足的电力供应以适应未来的大量用电设备,这就是所谓的全电战舰,代表了未来的发展方向。老瓦还是传统的机械传动,所以以老瓦的尺寸和重量只能使用燃油锅炉和蒸汽轮机
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蒸汽弹射器
蒸汽弹射器是上的飞机起飞装置,一般通过核动力装置产生的热能产生蒸汽,推动飞机短距起飞。蒸气弹射器是一个非常复杂的系统工程,包括:起飞系统、蒸汽系统、归位系统、、预力系统、、控制系统等组成。[1]
蒸汽弹射器概述
蒸汽弹射器是上的飞机起飞装置,用于舰载机蒸汽弹射起飞,使用一个平的甲板作为飞机跑道。起飞时一个蒸汽驱动的弹射装置带动飞机在两秒钟内达到起飞速度。[2]
蒸汽弹射器发明过程
弹射器主要有三种:液压弹射器、蒸汽弹射器和内燃弹射器。世界上最早的弹射器是由美国西奥多·
埃利森海军上尉于1911年研制成功的。这种原始的弹射器由三条绳索和一块法码组成,但这种弹射器太原始,几乎没起到什么作用。后来,埃利森又对这种原始的弹射器进行改进,研制成功压缩空气式弹射器,于日进行了人类史上第一次弹射起飞。
不过,埃利森的发明并没有引起人们的注意。因为当时的舰载飞机重量轻、速度低,不需要弹射也可从航空母舰的飞行甲板上起飞。直至喷气式飞机诞生后,弹射器才变得日渐重要起来。而第二次世界大战结束时,航空母舰上所装备的弹射器都是液压的,弹射能量极小,根本无法满足的需要。1951年,英国海军航空兵后备队司令米切尔率先提出研制蒸汽弹射器的设想。他当年就将其研制成功,并装备在海军“莫仙座”号航空母舰上。后来,美国人又于1960年研制成功了内燃弹射器,并将这种弹射器安装在上。不过,这种内燃式弹射器至今仍不能令人满意,所以“企业”号上除了装备内燃弹射器之外,还装备有蒸汽弹射器。
蒸汽弹射器用途原理
重型飞机要想从航空母舰上起飞,必须有蒸汽。在飞机起飞前,由位持器钢圈把尾部扣在一个坚固点上,飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个“滑梭”内,滑梭以挂钩钩住飞机。滑梭是蒸汽弹射器唯一露在飞行甲板上的零件。飞机前面的甲板下,有两个平行圆筒,每个至少长45米,筒中的活塞与所有滑梭相连。蒸汽由
母舰上的锅炉输出,增压后输入滑梭。
飞机起飞时开足马力,但被位持器扣住。蒸汽弹射器一启动,飞机引擎的动力加上蒸汽压力,使钢圈断开,飞机前冲,在45米距离内达到时速250千米/小时。飞机弹射起飞脱离滑梭后,活塞前端的注管就落入水池,在几米的距离内停顿,滑梭移回原位,推动另一架飞机起飞。母舰上每个蒸汽弹射器每分钟可推动两架飞机起飞。
通常航空母舰最多装设4个蒸汽弹射器。据已公开资料显示,在役蒸汽弹射器总重量接近500吨,每次弹射最大输出能量可达到95兆,最短工作周期为45秒,平均每次耗用近700公斤蒸汽。
蒸汽弹射器是一项复杂的系统工程,除了弹射器本身的设备,还有设备、贮水池、、锅炉、加热装置等诸多附属设施。
蒸汽弹射器弹射方式
蒸汽弹射有两种弹射方式,一种是前轮弹射,由美国海军于1964年试验成功,弹射时由滑块直接拉着飞机前轮起飞。这样不用8~10人来为飞机挂拖索和减拖索了,弹射时间减短,飞机安全性好。美国现役航母都采用这种方式。只有美国具备生产这种蒸气弹射器的成熟技术。
另一种是拖索式弹射,顾名思义,就是用钢质拖索牵引飞机加速起飞,这种弹射方式比较老,各方面都不如前者好,只有巴西的“圣保罗”号航空母舰(原法国“福煦”号航母)使用。
蒸汽弹射器工作原理
蒸汽弹射器基本工作过程
概念上蒸汽弹射器只是一个大型蒸汽汽缸和一个蒸汽控制系统。将高压蒸汽能量转化为动能进行弹射。然而由于飞机结构强度上的限制,弹射器不但要有足够的输出功率,而且要把输出功率准确控制在飞机可以接受的程度以内。
弹射的时候,蓄压罐内的蒸汽由弹射阀门释放到弹射汽缸内,缸内压力上升推动活塞前进。弹射阀门的另外一个更重要的作用是精确控制蒸汽进入弹射汽缸的流量变化,以此控制推力和弹射的加速度,以保证飞机结构不会超负荷。飞机升空后,蒸汽排放阀打开,让汽缸内蒸汽排出。同时,活塞和飞机牵引器被水刹器减速后停下,然后由归位系统拉回起跑点
蒸汽弹射器的主要结构
从内部结构上看,一台蒸汽动力弹射器按功能可以分成7个主要系统。
1、起飞系统
2、蒸汽系统
3、归位系统
4、液压系统
5、预力系统
6、润滑系统
7、控制系统
(注:蒸汽锅炉和回收蒸汽装置在结构上属于船的动力系统,不属于弹射器的内部结构。)
起飞系统的功能是产生动力和驱动飞机,这个系统由7个部分组成。
·弹射槽盖/甲板轨道·动力弹射汽缸·汽缸缝盖和密封条·飞机牵引器·推进活塞·速度感应器·水刹器
推进活塞在进行防锈处理
蒸汽系统的功能是储存蒸汽,而且控制蒸汽在各管道和汽缸内的排入,流动和排放。这个系统主要有6个部分组成
·蒸汽蓄压器/储气罐·蒸汽注入阀门·弹射阀门·排放阀门·减压曲管·蒸汽管道
归位系统的作用,是为弹射活塞和牵引器归位提供动力和驱动。主要的部分有
·液压发动机·滑轮钢缆系统·归位牵引器
归位液压驱动器
蒸汽弹射器的液压系统的功能主要是提供控制动力。主要的部件有
·液压泵 ·排放泵 ·液压泵·液压管道和阀门 ·蓄压器
预力系留系统位于飞行甲板的起跑点。进行起跑之前,将飞机固定在弹射滑动器上,并且对施加预应力,以避免突然加速受力造成结构过载。这个系统的主要部件有
·张力瓶和活塞 ·电控气压阀
润滑系统分布在整个弹射器结构上,主要部分有
·润滑油缸 ·润滑油泵 ·电控油阀·流量感应器 ·润滑器
控制系统是包括所有控制弹射器的运行的部件。主要组成部分为:
·主控制台·甲板控制台·飞行控制板·锅炉状态显示板
弹射器的动力结构
开缝汽缸和活塞直接驱动装置是米切尔式蒸汽弹射器的一个比较独特的结构。通过一些公开的图片,我们可以看到它们的基本结构
C-13弹射器的弹射气缸
弹射气缸是弹射器最大的一个部件,整个气缸是分段制造,最后连接而成的。每段气缸长约4米,接口处有密封槽,整个汽缸是通过底座固定在弹射器槽的气缸轨上而连成一体。这种多截连接气缸结构有利于降低生产,运输和维修的成本,而且可以更灵活地应付整体上的热变形。
汽缸缝盖和密封条的最重要作用是在气缸缝外形成密封,另外,密封条和汽缸缝盖在气缸缝的外部形成一个完整的钩型结构,可以夹住汽缸缝以防气缸内部压力增大的时汽缸缝扩大。
弹射活塞整体上可以分成3部分,第一部分是气密活塞和活塞环,第二部分是密封条开闭装置,第三部分是水刹锥。在活塞前进的时候,活塞同时将密封条推入汽缸盖和气缸缝的缝隙中完成密封。当活塞到达气缸末端的时候,水刹锥撞入水刹器后开始减速,最后令活塞停下。
弹射过程的动力控制结构
飞机弹射时加速度要控制在可承受的负荷范围内,这是通过控制蒸汽注入弹射气缸的流量和流量的变化来实现的。弹射控制阀在这里起到最关键的作用。这个阀门的开关速度和幅度的精确度会直接影响到弹射加速度的可控性。整个弹射过程对加速度的控制,最后是通过改变阀门的开关时间和幅度还完成的。在操作上,弹射阀门的控制需要通过一条既定的阀门调节曲线来进行
不同飞机和不同装备的配搭,都会有不同的弹射重量。要保证足够的弹射速度和正确的加速度,弹射的时候要根据不同的重量制定相应的阀门调节曲线。测定这些曲线的方法,是用一种被称为空负荷(Deadload)的滑车模仿飞机的起飞重量,在弹射器上反复弹射测定加速度而获得弹射阀门的控制数据。
随着飞机的装备多样化,飞机和不同装备的总重量出现更多差异,这就需要进行更多的弹射试验。可是,如果在航母上进行试验,滑车落水后要花不少人力进行回收,所以这项试验大部分都在装配了弹射器的机场上进行。法国戴高乐航母装备的是美国C-13弹射器,法国要将飞机送到美国的海军测试基地进行试验才最后获得了这些控制数据。[3]
蒸汽弹射器的现况
蒸汽弹射器这种技术已经在航母上使用了50年,也是唯一经过实战证明的技术。然而,美海军在舰艇设备全面电气化的大趋势下,航母将采用电作为推进的主动力。所有动力设备也将电气化。所以在80年代末,就开始了对电磁弹射器技术的开发,并在费城东部的试验基地装备了电磁弹射器进行试验。在2003年向国会提交的报告中说到,电磁弹射器(EMAL)证实有以下的优点:
1、电气结构,技术上容易与其他甲板上作战系统兼容
2、操作和维修人员编制简化,而且与其它作战系统人员兼容
3、弹射功率提高,有利于装备大型作战飞机
4。可控性和可靠性高,简化测试
5、结构简化,操作复杂度减低
此外,降落拦截索系统同样也将电气化。这个项目由通用原子公司(GeneralAtomic)承包。
不过,蒸汽弹射器在功能上还是能满足作战的需要,而且在运作技术上相当成熟。2003年美海军在公开的财政预算书里还提到了一项改良蒸汽弹射器设施的项目,报告里向国会提出要求拨款提升蒸汽弹射器的试验设施的方案,并且提到提升设备的目的以应付蒸汽弹射器服役到2050年的需要。[4]
.铁血军事[引用日期]
.西陆网[引用日期]
.东方头条[引用日期]
.搜狐[引用日期]航母弹射器到底有多难?为啥只有美国会造?
导读:航母的蒸汽弹射器到底有多难造?为啥只有美国会造? 百度百科都能收集到蒸汽弹射器的工作原理,但是为啥就是造不出来呢?美国上个世纪就有了,英国据说也有过,电磁弹射现在也就美国有,美国为啥能搞出来啊?他美国人就比全世界的人聪明?中国为啥搞不出来?苏联这么牛逼为啥搞不出来?技术差在哪?据说这玩意要费很多淡水,电磁要费很多电。
航母的蒸汽弹射器到底有多难造?为啥只有美国会造? 百度百科都能收集到蒸汽弹射器的工作原理,但是为啥就是造不出来呢?美国上个世纪就有了,英国据说也有过,电磁弹射现在也就美国有,美国为啥能搞出来啊?他美国人就比全世界的人聪明?中国为啥搞不出来?苏联这么牛逼为啥搞不出来?技术差在哪?据说这玩意要费很多淡水,电磁要费很多电。
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热门评论3楼6楼受制这两种因素的原因,又可以归结为一个。[那就是缺少相应的生产体系和配套的商业链条。]这才是最让中国头痛的。研发这些东西,都是要钱的。钱从哪里来?除了政策投入外,最重要的,还是要从利润里面来。美帝很多东西起步早,逐渐能够形成利润成本平衡,达到良性循环,越发展越精密,越精密越垄断。中国现在是拼命投钱是没错,但从累计投入的成本来看,中国比起美帝的总投入,还太少太少了,实在不是一个数量级的,毕竟少了人家几十年的时间。别的国家也是如此,难道法国、德国这些国家的工业体系造不出来这些玩意儿?造的出来,而且对他们而言并不困难。关键是形成不了体系,整个体系已经被美帝垄断了。14楼51楼就算美国愿意,也别那么干。反正和西方合作的项目中国没一样搞得好,被西方排斥孤立封锁的项目反倒是搞得有声有色、卓有成就。55楼
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