只是因為貴?川普為何這麼看不上電磁彈射?

2021-02-20 鳳凰網軍事頻道

美國商業內幕網站5月28日報導稱,美國總統川普訪日期間向駐日美軍講話時表示,福特級航母上的電磁彈射器太費錢了,他將頒布命令把其改為蒸汽彈射器。川普甚至開玩笑稱電磁彈射裝置只有愛因斯坦才能理解怎麼操作,支持電磁彈射的人可能是敵方派來臥底的。

川普對電磁彈射系統的不滿由來已久,據美國外交學者網站報導稱,早在2017年「福特」號開啟驗收測試的關鍵節點,川普就曾批評電磁彈射靡費甚高,而且技術也不靠譜,建議美海軍改回蒸汽彈射系統。

電磁彈射系統是美海軍新一代航母(福特級)最具標誌性的裝備,具有體積小、對輔助系統要求低、效率高、重量輕、運行和維護費用低等優點,在提升艦載機出勤效率的同時,也能增加其有效載荷(燃油以及載彈量)。

圖為F-18F戰機準備使用「福特」號上的電磁彈射器起飛。

據介紹,電磁彈射器的體積約為蒸汽彈射器的一半,航母空間的利用率將進一步提升。電磁彈射器的功率更大且容易調節,無論大噸位的固定翼飛機,還是小型的無人機都能快速安全彈射。對比蒸汽彈射,電磁彈射器的維護保養費用將大幅下降,而操作該系統的人力成本可降低30%。與尼米茲級航母相比,福特級的艦載機起飛架次(單位時間)能增多25%。

電磁彈射器是航空母艦上的一種艦載機起飛裝置,已由美國最新下水的(2013年10月11日)福特號航母首先裝備。與傳統的蒸汽式彈射器相比,電磁彈射具有容積小、對艦上輔助系統要求低、效率高、重量輕、運行和維護費用低廉的好處。是未來航空母艦的核心技術之一。 

電磁彈射器(系統)由4個子系統組成:①來自艦上電源的能量的貯存子系統把提供的能量貯存起來;②能量轉換子系統,它把貯存的能量轉變成高頻脈衝,可控制的能量輸出以驅動線性感應電動機;③線性感應電動機本身就是彈射電動機;④控制臺,由操作人員設定彈射參數並監視整個系統 [ 。

美軍為何要採用電磁彈射器?這是因為這種彈射器有很多優點,首先是加速均勻且力量可控。C-13-1型蒸汽彈射器發射是最大過載可以達到6g,,而整個行程的平均加速度僅有2g多一點,F/A-18戰鬥攻擊機飛行員常常調侃C-13-1彈射器在後段往往沒有飛機自身的發動機加速得快。隨著速度和氣缸容積的增加,過熱蒸汽的膨脹絕大多數能量用於蒸汽本身的加速和推動上了,而體積增加後氣體膨脹所需蒸汽的比例成立方關係增加。

蒸汽彈射器長度和氣缸容積幾乎達到極限,到彈射衝程的末端,蒸汽基本上只能加速活塞,對飛機的幫助不大。電磁彈射器的推力啟動段沒有蒸汽那種突發爆炸性的衝擊,峰值過載從6g可以降低到3g,這不僅對飛機結構和壽命有著巨大的好處,對飛行員的身體承受能力也是一個不錯的改善。

此外,由於電磁彈射的加速和彈射器的長度沒有關係,除了受到氣動阻力和摩擦阻力的影響外,彈射初段到末段的基本加速度不會出現太大的波動,這就比蒸汽彈射的逐步下降來得更有效率。根據計算,平均加速度一樣時,電磁彈射器可以比蒸汽彈射擊讓飛機多載重8%~15%。

另一個比較重要的好處在於電磁彈射器具有很大的能量輸出調節範圍。蒸汽彈射器的功率輸出依靠一個叫速率閥的東西,利用控制蒸汽流量的方式控制彈射器的功率輸出,機械的可調節性能輸出達到1:6差不多就是極限了;而電磁彈射的功率輸出是由電路系統控制的,從大功率民用變電的經驗可知1:100以內的變化是相當容易的。美國海軍未來將會大量使用輕重不一的無人機,蒸汽彈射器很難適應這個要求。

對航母的設計是和海軍操作人員來說,電磁彈射器是一個大福音,它不僅將機庫甲板的佔用面積縮減到原來的1/3,而且重量還輕了一半。大幅減輕高過重心位置的重量對航母的穩性設計是個很有益的舉措,同時既不用再為複雜的蒸汽管道迷宮所困擾,也不用再為灼熱的蒸汽洩漏和四處汙濺、難以清潔的潤滑油所發愁。

新技術的應用難免伴隨「陣痛」,「福特」號航母上的電磁彈射系統的表現也進一步證實並加劇了川普的擔憂。美國戰略之頁網站報導稱,美國海軍2019年初證實,「福特」號上採用的電磁彈射系統存在一系列重大缺陷。

美國海軍2017年底得出的結論是,一艘配備電磁彈射系統的航母成功完成一次為期4天的「高負荷使用」(大型作戰行動中,高負荷使用彈射器彈射艦載機)的機率只有7%,成功完成一次為期一天的「高負荷使用」的機率也不過70%。

另外,電磁彈射器最早的設計指標是「每彈射4100次允許出現一次故障」,但目前就海試期間搜集到的數據顯示,「福特」號上的電磁彈射器平均每彈射400次就會出一次故障。至少從「福特」號上的電磁彈射系統當前的表現來看,川普的批評並非誇張——太過昂貴,戰鬥時也不夠可靠。

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