20秒弹射一架舰载机!美国尼米兹航母上的蒸汽弹射器,有何玄机?

挖个脑洞子 2023-10-10 13:02:09

美国尼米兹航母上的蒸汽弹射器,20秒弹射一架舰载机,2秒内就能将30吨重的战斗机,从0加速到300千米/小时的起飞速度,而它的总过程不过就100米的滑跑距离,接下来我们详细图解一下蒸汽弹射器的结构

飞机弹射步骤

简单来说,蒸汽弹射器就是利用高压蒸汽在释放瞬间的动能,推动活塞向前运动,并将与活塞相连的战斗机弹射出去。

起飞前,航母甲板上的工作人员将飞机引导至弹射位置,接着把前起落架上的发射杆和止回杆摆放到位,飞机向前滑行移动,在发射杆卡到滑梭的槽内时停止,然后止回杆固定在起落架的后部。

一切准备就绪,挡流板升起,飞机开足马力,在指挥官的操作下,高压蒸汽瞬间释放,止回杆断开,活塞带着飞机全力向前冲,弹射起飞后升空。

那么在这个过程中,蒸汽弹射器具体是如何工作的呢?甲板底下到底有什么玄机?

蒸汽弹射器内部结构

由于设计问题,整个蒸汽弹射器只有一个滑梭是暴露在甲板上的,但在弹射轨道的下方,其实包含着一整套动力系统。

首先就是最重要的蒸汽蓄能罐,它位于弹射器的下方,利用核反应堆的热能将锅炉烧开产生蒸汽,直至蓄能罐内的压力达到标准时,才停止输入。

之后飞机被固定在甲板上的弹射装置上,该弹射装置与甲板下的两个长矛形活塞相连,活塞则是与蒸汽罐的管道相连。

指挥官控制打开蒸汽弹射阀门,活塞在气缸内瞬间前行,到达弹射器末端后,矛形活塞插入由充水气缸组成的水制动器,活塞和梭子组件停止,战斗机则与滑梭分离起飞升空。

像尼米兹级航母上使用的加长型C-13-1弹射器,平均每分钟可以起飞2架舰载机,如果四具弹射器同时工作的话,数量更会成倍上升。

不过在使用过程中,蒸汽弹射也存在很多弊端,如效率低、装置繁杂庞大、经常维修等。

因此现在航母上的弹射器更多往电磁弹射发展,那么电磁弹射的原理又是什么呢?

技术升级电磁弹射

顾名思义,电磁弹射主要利用电能产生磁力,以此驱动弹射梭在导轨上高速移动,并带动舰载机加速起飞,

从原理上讲,它与磁悬浮列车的原理十分相似,都是利用物体在导轨中的电磁变化进行运动。

不同的是,磁悬浮列车与导轨分离,电磁弹射则是通过一个带有滚轮的电磁电动机,使弹射梭在电磁力的作用下沿轨道滑行。

与蒸汽弹射相比,电磁弹射器的效率能达到蒸汽弹射器的10倍,使用周期也比蒸汽弹射更久。

并且在运行操作和维护上使用的人员更少,费用更低,只需要90人就能操作,比蒸汽弹射器整整少30个人。

再加上电磁弹射器启动时间短,仅需15分钟,频繁运行后,也不会因消耗推进系统中的蒸汽而使航速下降。

因此在我国建造航母“福建舰”时,就是跳过了蒸汽弹射,直接从电磁弹射开始研究。

参考资料:

揭秘航空母舰蒸汽弹射器的弹射工作原理——武器知识

锐参考|航母电磁弹射到底有多强?——参考消息

航母的电磁弹射是个什么原理? | 涨知识——上海科协

航母上的“大弹弓”,电磁弹射原理是什么?——中国船舶报

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