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2022 年 06 月 23 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国

从福建舰看舰载机起飞方式

  近日,我国第三艘航空母舰福建舰正式下水。福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,最大的特点就是配置了电磁弹射。电磁弹射是舰载机的一种起飞方式。鉴于航空母舰的长度有限,飞机在航空母舰上起飞的方式与陆地大为不同,除了垂直起降,大致可以分为两大类:滑跃起飞和弹射起飞,弹射起飞包括蒸汽弹射和电磁弹射。

  传统的滑跃起飞

  滑跃起飞是较为传统的一种起飞方式。这种起飞方式的特点是舰首微微翘起,一般角度为12~15°。当航空母舰逆风加速时,就等于让风给了舰载机一个升力,帮助它起飞。

  滑跃起飞的好处有很多。比如,无需在舰体内部安装设备,可以省出更多空间用于职能舱室和机库;对航空母舰的建造技术要求比较低,技术风险相对较小;舰载机出动速度相对较快,起飞跑道容易维护和修理等。我国的辽宁舰和山东舰采用的就是滑跃起飞。

  不过滑跃起飞的缺点也不少。比如,因舰首上翘,舰首处无法摆放舰载机;无法同时起飞和降落舰载机,导致起飞效率比较低等。其中最大的缺点,就是只适合轻量级的机型(飞机的载重量会比较小),对一些先进的重机型不太适用。尤其一些大型飞机,如预警机、运输机等,采用滑跃起飞的难度非常大。

  常规的蒸汽弹射

  弹射起飞的原理则是利用弹射器将飞机弹射出去,使飞机达到起飞速度,从而完成起飞,就像用弹弓射出一粒石子儿一样。相比滑跃起飞,弹射起飞优势非常明显,比如舰载机的装载量大大提高(可以满油起飞)、舰载机起飞无需考虑风向等。不过,目前欧美较多采用的都是以蒸汽为动力的弹射起飞,也就是蒸汽弹射。

  蒸汽弹射的原理也非常简单,就是利用水蒸气受热膨胀后产生的推力将舰载机弹射出去。这种推力非常强大,一瞬间能输出95兆焦耳的能量,使几十吨重的舰载机在45米的距离内达到每秒70米的速度。

  但是蒸汽弹射的劣势也比较明显,一方面是蒸汽弹射设备很占地方,降低了航空母舰的空间利用率;另一方面是维护成本高,需要很多人力来维护弹射设备。更重要的是,蒸汽弹射的效率低,如果遇到紧急情况,想要短时间内让许多舰载机同时起飞较为困难。

  先进的电磁弹射

  选择不同舰载机和起降方式,在很大程度上决定着航母的战斗力。有没有一种方法能扬长避短呢?科学家想到了电磁弹射。

  电磁弹射用到了物理中的电磁感应原理,与电磁炮和磁悬浮的原理相似,简单来说就是通电导线会产生磁场,磁场又会对导体产生作用力。只要在航空母舰上辅设相关电磁弹射设备,舰载机就能轻松得到起飞助力。

  据专家介绍,电磁弹射相对于蒸汽弹射的优势极大,包括可进行数字化管理和监测、对不同质量的飞机可灵活调节控制弹射力、电磁弹射装舰的重量和舱容需求较低、维修保养相对简便等。同时,电磁弹射器还可以方便地控制弹射力度,大到运输机、预警机,小到无人机的各类机型都能以电磁弹射方式从航空母舰上起飞。

  别看原理简单,电磁弹射对技术的要求非常高,电磁弹射器在工作时,会瞬间释放巨大的电能,远超普通蓄电池的放电能力,需要很先进的综合电力系统才能实现,目前全球掌握这项装备技术的只有中国和美国。

  (本报综合)

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