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雷庭弹射:助中国重航母舰载机起飞

王朝家有宠物·作者佚名  2007-01-16
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冲绳东部。以“武威”号航空母舰为核心的中国海上作战群正在劈波破斩浪。

“武威”号的前身是原苏联“瓦良格号”航空母舰。经过大连造船厂改造升级之后他现已成为中国第一艘重型航母。与原舰不同之一在于:“武威”号加装了新型“雷庭弹射”系统,可以保证重型舰载机全载荷弹射起飞。

作战司令部接到指示:一艘中国考察船在日本距海岸20海里的公海海域处受到日本4架F2和2架P3的纠缠,“武威”号航母立刻出动舰载机进行威慑支援。

起飞作业随即展开:

舰勤人员快速启动飞机,飞行员进入座舱;起飞弹射线上,弹射人员则将二台弹射滑车上的保护罩去掉,每台滑车上的4台WS-10H都露出了巨大的身形;挡流板升起,二座弹射滑车迅速启动,8航空发动机同时发出震耳欲聋的轰鸣;最大推力、开加力、一切正常;此时舰载机已完成起飞前的一切准备,弹射作业即将进行;

二台弹射滑车将功率调到最小状态,同时将挡流板放下,起飞线的声响立刻小了许多;紧接着二架庞大的J―11C重型舰载机高大机翼掠过滑车滑行至弹射点,舰勤人员立刻上前弹射架与飞机前起落架对接固定。之后快速撤离。

长机首先起飞。挡流板再次升起,J-11C上的2台WS10发动机全加力启动,弹射滑车上4台WS-10H发动机也同步加力;瞬间6台大推力发动机的喷射出可怖的尾焰,巨大的轰鸣让海天为之震惊。弹射控制人员松开制动,J-11C立刻冲出。在6台发动机可怕的推力之下J-11C急剧增速。滑行90米后弹射滑车骤然减小推力并在拦阻系统的作用下与飞机脱离,而J11长机则在巨大惯性与自身动力的作用下继续加速,并沿12度上仰的滑跃跑道腾空而起急速上升离去;推力组在拦阻系统的作用下很快停住,之后开始沿滑道返回弹射点;僚机紧接着起飞。6台大推力发动机再次轰鸣起来,这架J11也疾速冲上海空;其后第二波次、第三波次战机接连弹射起飞,数分钟之内6架J-11C重型舰载战斗机跃上海天;不一会儿传来消息,慑于我强大的空中威慑,日本F2、P3机群已脱离对我舰的纠缠返航。

“雷庭弹射果然名不虚传、果然有雷庭万均之势”,来自中华网军事、环球军事论坛、舰船军事等网络电子媒体的记者们纷纷将此壮观的场景抢拍下来并实时传回;

以上虚拟场景就是是对“雷庭弹射”的大致描述。透过这种虚拟描述,相信不少人对于这种新型弹射技术有了一个基本的了解:这其实就是一种喷气弹射射方案。就是将多台发动机串联组装成一个弹射装置进行舰载机弹射的方案;

可能很多人会奇怪了:现在的航母主流弹射方式蒸气弹射,而未来的弹射方向是电磁弹射,现在却提出一种喷气弹射,它们之间究竟有什么联系?在航母发展进程中各自又处于什么样的位置?对于这些疑问有必要给予简单的说明;

(一) 航母舰载机起飞方式简议

在航母的早期时代,由于舰载机重量轻、起飞速度低,所以当时的舰载机基本都采用自主起飞;但是由于后来舰载机的重量越来越大仅凭自身的动力已无法完成舰上起飞,所以弹射起飞逐渐被各国航母所采纳。早期的弹射技术主要以液压弹射与压缩空气弹射为主,后来为了适应现代喷气式舰载机的需要,蒸汽式弹射最终完全取代了别的弹射系统。

目前美国现役的航母全部采用蒸汽弹射系统,它可以满足各种舰载机的弹射需要,蒸汽弹射系统已成为现代航母的一个至为关键的核心技术。但是蒸汽式弹射也有不足:

1) 技术难度大,成本高,一般国家难以建造。目前只有美国能独立建造,而俄国、法国、英国都无法自行开发大型蒸汽弹射系统;且蒸汽弹射系统的单价超过上亿美元,也是一般所国家难以承受之重。

2) 体积与重量极为庞大、能量高、维修复杂。美国常规型航母上所配备的4条弹射器总重超过2500吨。且其全速弹射时将会占用航母主机25%的功率。

3) 弹射过载大。瞬时最大弹射过载可以超过5G,对舰载机和飞行员而言都是重大的负但。

因此,即便是美国现在对蒸汽弹射也很不满意。目前美国正全力开发新一代电磁弹射系统,力图将其装备在下一代航空母舰上。电磁弹射由于弹射过载较小、系统相对较轻、维护比较简单所以比传统的蒸汽弹射更有优势。

除了弹射起飞外,现代舰载机起飞还采用别的方式。由于英、俄、印度及一些中小国家难以在航母上装备蒸汽弹射系统,所以它们别出心载地给航母安装了滑跃式跳台,舰载机可以凭自身的动力以滑跃的方式实现起飞。这种滑跃式起飞虽然在一定程度上解决了舰载机起飞的难题,但是它也有不足:不能让战机以正常载重和最大载重起飞,极大地限制了战机性能的发挥;同时这种滑跃起飞方式不能被预警机、反潜机等发动机推力较小的机种使用。

从航母舰载机起飞方式的现状及未来发展趋势可以总结出几点。

l 现代航母舰载机最有效的起飞方式是弹射起飞。而蒸汽弹射又是弹射起飞的主要手段。但是由于它太过复杂除美国之外别的国家难以发展,且由于蒸汽弹射自身也存在众多问题也面临着被淘汰前景;

l 对于中国等后起航母国家而言,不必再集中力量发展已相对落后的蒸气弹射系统。应当全力预研电磁弹射系统;

l 在新型电磁弹射系统投入使用之前,除了保留滑跃起飞方式之外,还可以考虑开发某些相对简单有效的弹射系统作为过渡。

二)“雷庭弹射”作为一种新型弹射方式可以作为后起航母国家的参考。

从前面对“雷庭弹射”的虚拟演示已可以看出,它是一种与现有蒸气弹射模式完全不同的弹射方式。“雷庭弹射”的原理就是将多台航空喷气发动组合成为推力强大的助推器、并在舰载机滑跑阶断给予强大的加速助推、使之在很短的距离内获得很高的起飞速度。结合现有的滑跃跑道,这更易实现舰载机在航母的全载荷起飞。

根据发动机在航母甲板上位置的不同,“雷庭弹射”可以分为内置式与外置式二种。

外置式:即将发动机推力组放置在飞行甲板表面,这也是前面虚拟场景上描述的弹射方式;这种情况下,数台喷气式发动机被组合在小型滑车上、并通过相应的推力杆与拖架将强大的助推力传递给舰载机;外置式弹射的优点是不必对航母甲板做大的改动,不足之处是飞行甲板的整洁度与作业环境不太好,进行起飞作业需要仔细操作。

内置式:即将发动机推力组放置在飞行甲板下面专门的通道中,发动机组通过相应的拖架拖动舰载机加速助滑跑;内置式的优点是可以保证飞行甲板整洁单一。不足则在于需要给发动机推力组建造相应的热燃气排导系统。

“雷庭弹射”所具有的优点:

1) 技术简单,以中国现有的技术完全可以在短时间投入实用。

只要有成熟的大推力航空发动机就具备了“雷庭弹射”的技术基础。中国现有的几型航空发动机(WS-9\WS-10)进行必要的改进都适于执行“雷庭弹射”作业,中国只需要在具体的技术工艺与细节完善一下就行了。

2) 体积小、重量轻、成体低。

“雷庭弹射”系统的主体动力部分仅重几吨,加上滑槽及拦阻系统总重也只有几十吨。这比单个蒸气弹射系统超过600吨的庞大重量相比要轻得多,也比未来的电磁射系统要轻得多;在制造成本上来看,“雷庭弹射”系统的主体部分是是喷气发动机组,4台发动机的价格约为1200万―2000万美元之间,加上拦阻系统这比蒸气弹射系统上亿美元的成本也要低很多;

3) 不占用母舰的主机功率。

无论是蒸气弹射系统还是电磁弹射系统,都需要占用大量的母舰主机功率,而“雷庭弹射”完全是采用自身的动力,不会对母舰的动力形成消耗,使弹射与母舰动力之间各不干扰。

4) 与滑跃起飞相结合、基本可以满足各种舰载机的起飞需要.

目前使用滑跃起飞的舰载机由于速度不足无法进行全载重升空。“雷庭弹射”给舰载机赋予了多达几十吨的附加推力,完全可以保证最大起飞重量达到30吨的SU33/J11这类重型战斗机实现全载荷起飞;

同时“雷庭弹射”可以通过增加助推距离的方式使舰载机获得需要的速度 。因为对于这种弹射方式而言助推距离越远则获得的速度就越高。但是蒸气弹射却不能任意提高弹射距离,因为蒸气弹射的距离过远则汽缸的动能就越小,远了也没有作用。

所以只要配套措施得当,“雷庭弹射”基本可以满足各类舰载机的起飞需要。包括固定翼预警机与反潜机的弹射起飞。

5)弹射过载小,对飞机与飞行员的伤害小

现代战机自主起飞的加速过载为1G,蒸气弹射起飞过载为5G, 这种“雷庭弹射”过载约为3G左右,这不会对飞机与飞行员构成重大的损害。

6) 使用灵活、维护方便。

由于发动机的推力组是活动型构件,因此进行弹射时可以根据情况灵活调配不同推力的需要。比如对于一般重量的舰载机而言,运用4台航空发动机构成弹射滑车就行了。但是对于某些超重型飞机而言,还可以视情况调用6台发动机构成的弹射滑车进行弹射。因为这些是滑车更换很方便;假设某台滑车有故障,就可以立刻使用另一台滑车进行替换,其更换时间只有几分钟。替换下来的滑车折下有故障的发动机,用正常的发动机替代很快就能恢复战备值班。有故障的发动机则可以仔细修理。这些都是模块化构件的突出优点。

另外就算弹射系统全部失灵,舰载机也可以通过减少载重的方式实现滑跃起飞。

7) 可以被各种小型航母、货轮及多种平台使用

出于经济考虑和平战结合因素,很多国家都在考虑发展小型航母和货轮改装型航母。但是由于弹射系统过于庞大和昂贵,小航母很难装备,货船改装就更难;而“雷庭弹射”由于体积小、重量轻、成体低、不占用母舰主机功率的特殊优势非常适用于小航母及货轮的改装使用。

8)经过改进,可以为陆基飞机应急使用。

战时己方大型机场的跑道一旦被破坏战机将难以升空。这种“雷庭弹射”技术经过必要的改进后也能作为一种应急弹射手段帮助战机在很短的场地内起飞,而且对于某些隐蔽的备用机场和岛屿机场也很适用。

不过作为一种过度型弹射方案 ,“雷庭弹射”也有其固有的不足

1) 弹射作业环境比较恶劣。“雷庭弹射”虽有雷庭万均之势的壮观,但其弹射作业时所特有的巨大噪音对长期工作在这种环境下的人员来说却是一种重大的负担;

2) “雷庭弹射”短期成本低,但是长期使用的成本可能比较高。因为喷气航空发动机几千工作小时之后需要更换。

综上所述:在蒸气弹射系统复杂昂贵但又呈落伍、电磁弹射优越但又未投入实用、滑越起飞虽可使用但性能却又一般的情况下,“雷庭弹射”以其独有的特点有可能发挥承前启后的作用。

值中国重型航空母航舰在大连造厂动工之际,希望“雷庭弹射”能为中国重航母载机的腾飞提供一点另类参考。

洪超飞

下为图示:

最上为俯视图:可以清楚地看到弹射滑车上的4台发动机,飞机本身则有二台发动机;

下二为侧示图:可以看到滑车上有滑轮,而相应的推力杆则将推力传给飞机

最下几图为起飞示意图

雷庭弹射内置式:

即将发动机推力组放置在飞行甲板下面专门的通道中,发动机组通过相应的拖架拖动舰载机加速助滑跑;内置式的优点是可以保证飞行甲板整洁单一。不足则在于需要给发动机推力组建造相应的热燃气排导系统。

某些情况下,可以使用液体火箭发动机助推的滑车取代喷气发动机组合的滑车执行弹射任务。比如,在喷气式发动机滑车全部损坏的情况下,或者执行大型预警机弹射的情况下。

使用液体火箭发动机雷庭弹射的优点是:由于火箭发动机的推比很大,因此火箭滑车在既能提供巨大、足够的推力时、其自身的重量也很小,可以减小拦阻系统的压力。但是火箭滑车只能少量使用和应急使用,因为它消耗的燃料太多,不合算。

图中最上是原苏联的雅克44,原苏联由于没有弹射器所以设想使用固体助推火箭让其升空。但这个固体火箭的可靠性不高,且经济性更差。与雷庭弹射比可行性与成本要差。

滑车上有小型油箱可供几次弹射使用。当滑车回到弹射点时可快速供油。在起飞过程中发动机如果出来。那么蒸气弹射的飞机也会掉到海里去,而滑跃起飞的飞机也会掉到海里。使用火箭的成本会太高,不能反复使用。

 
 
 
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