002型爲何配4部蒸汽彈射器? 李傑:技術卻相對可靠

大陸網友在武漢附近拍到疑似中國「002型」航母艦島建築的照片。(圖/翻攝自大陸網站)

大陸中心/綜合報導

據傳最快今年年底下水的中國「002型」航空母艦,將會配置4部蒸汽彈射器而非採用類似美國福特號」航母(USS Gerald R. Ford)的電磁彈射器,有美國軍事專家直言「還沒下水就先落後了」。針對這項說法,中國軍事專家李傑表示,「電磁彈射雖然具有優勢,蒸汽彈射技術卻相對成熟可靠,從蒸汽彈射到電磁彈射也需要一個過渡期。」

美國軍事專家解釋,「002型航母預計將使用4部蒸汽彈射器,蒸汽彈射器比起電磁彈射劣勢相當明顯,也是造成落後的關鍵因素」。李傑則表示,「對一艘航母而言,艦載機彈射器的選擇至關重要。目前全球擁有航母的9個國家,只有6個使用滑躍起飛技術,其餘3個(美國、法國和巴西)仍然採用蒸汽彈射器。不過即將服役的美國『福特號』航母將會搭載電磁彈射器。」

▼美國「福特號」航空母艦。(圖/達志影像美聯社

蒸汽彈射技術的劣勢主要表現在以下三個方面:

一、蒸汽彈射器體積大、重量重、效率低、對艦上輔助系統要求高,運行和維護費用相對較高。

相比之下,電磁彈射器的構成組件精簡許多,體積只有425立方公尺,重量只有225噸不到蒸汽彈射器的一半。除此之外,蒸汽彈射器的機械磨損相當嚴重,尤其是金屬密封條,艦載機每次彈射都會和它相互摩擦,金屬密封條的耗損數量非常龐大。根據統計顯示,運轉蒸汽彈射器的費用佔航母整體設備維護費用的80%,需要大約500人力維持蒸汽彈射器的運行和維護,並且需要消耗大量淡水。以美國「尼米茲級」核子動力航母爲例,每彈射一架艦載機就得消耗一噸的淡水。

二、蒸汽彈射器輸出功率遠不及電磁彈射器,不利艦載機在較短距離內快速彈射起飛,大幅減少日出動率。

理論與實踐都顯示,現役美國「尼米茲級」核子動力航母的蒸汽彈射器效率只有5%左右,如果採用電磁彈射器則可將輸出功率提高到60%。蒸汽彈射系統在使用前預熱需要十幾個小時甚至一天時間,電磁彈射系統從關閉時的冷鐵狀態到發射準備狀態只需要15分鐘。

▼美國「尼米茲號」航空母艦(USS Nimitz CVN-68)。(圖/翻攝自維基百科

三、蒸汽彈射器只能彈射一定重量的艦載機,一些艦載無人機就無法彈射。

由於電磁彈射器的能量輸出調節範圍遠大於蒸汽彈射器,彈射過程不僅加速均勻而且力量可以獲得控制,能夠彈射幾十公斤重的艦載無人機。電磁彈射器的推力啓動段沒有蒸汽彈射的突發爆炸性衝擊,不僅延長飛機和部件的結構壽命,更能降低對飛行員身體承受能力的要求。

儘管上述呈現電磁彈射器的諸多優點,然而決策與研製過程卻比蒸汽彈射器更維複雜與漫長,蒸汽彈射器從研發到大量使用只花上10年,電磁彈射器則耗費長達30多年。蒸汽彈射器的問世緣於二戰末期噴氣式飛機的出現,鑑於高能彈射的急迫需要,美、英等國決定開發一項新的彈射技術,英國在短短几個月內完成從提出方案到製造出演示裝置的整個過程,隨即投入海軍的初步試驗。 1952年英國海軍開始在「英仙座號」航母(Edgar)上對蒸汽彈射器試驗取得成功,很快就裝備到部隊。 1954年6月美國也在「漢考克號」航母(USS Hancock)上對蒸汽彈射器裝備完成彈射操作,從此航母裝備蒸汽彈射器成爲主流,整個過程只花10年光陰

▼美國「福特號」航母已經完成驗收。(圖/達志影像/美聯社)

至於電磁彈射器的研究始於1982年,直到即將服役的美國「福特號」航母才裝備這種彈射器。過去30多年來,電磁彈射器的研發試驗頻頻出現故障,造成計劃延遲費用超標。 2010年1月中旬,位於美國紐澤西州赫斯特航空工程站進行的電磁彈射試驗,彈射器拖梭反向移動猛烈撞擊在甲板上的張緊器,造成系統硬體損傷。這起故障造成對直線電機電樞和甲板張緊器的損傷程度無法修復,導致試驗計劃延後整整兩個月,更有美國議員擔心「電磁彈射技術的風險是否超過它的優勢?」

中國軍事專家李傑表示,蒸汽彈射器已經使用半個多世紀,高可靠性早已得到各界專家的認可與飛行實踐的驗證。至今在近千萬次的艦載機彈射起飛過程,尚未出現任何因爲蒸汽彈射器故障造成的意外事故反觀電磁彈射器仍未經過實際檢驗,目前很難斷言是否安全可靠。他強調,「中國的『002型』航母採用蒸汽彈射器正是出於這方面的考慮。」

此前還有媒體報導指稱,中國自主研發了電磁彈射器,目前已經投入和蒸汽彈射器的對比測試,無論彈射強度​​還是彈射次數「電磁彈射器都得到驗證」,接下來要解決的就是可靠性問題中國工程院院士、動力與電氣工程專家馬偉明對此表示,「中國的電磁彈射技術擺上航母完全沒有問題,甚至領先於美國。」至於李傑也補充說明,「從技術成熟到工程化實用化,電磁彈射器最終裝備到航母的過程絕對需要大量的時間。」

▼中國「遼寧號」航空母艦。(圖/路透社

據悉,如果裝備電磁彈射器可能得將航母的甲板、控制系統、甲板下方等部位重新設計。以美國「福特號」航母經驗來看,除了安裝電磁彈射系統還要升級核動力裝置,擁有更大的甲板、更先進的攔阻索技術、雙波段雷達、更多的艦載機等配置,全面針對舊的裝置進行技術革新,新的技術裝備也得搬上航母,針對電磁彈射系統的各項設備諸如體積、重量提出新的評估與要求。由於各項設備的體積、重量均處於未定型狀態,其他部位設備的設計改變與否也將影響到彈射系統的設計,影響整個艦體的佈局。

電磁彈射器的驚人耗電量,對於常規動力航母也是其中一項重大挑戰。李傑指出,電磁彈射器彈射艦載機時,必須依靠強迫儲能裝置,這種裝置的最大缺點是「電能不像蒸汽可以大容量儲存。」強迫儲能裝置作爲電磁彈射器的關鍵部件,在艦載機起飛時需要加速做功,每臺強迫儲能裝置的充電功率約爲4兆瓦,如果4部電磁彈射裝置同時充電,充電總功率可達16兆瓦。如果加上電磁軌道炮、激光武器和升降機等其他設施的用電量,航母總功率必須達到60兆瓦以上才能滿足需求,如果不是採用核動力裝置,只靠電磁彈射器充電恐怕將會影響其他系統的用電。至於如何屏蔽電磁輻射減少對人體傷害和電磁干擾、快速散熱減少彈射間隔提升彈射效率等問題,這些都是航母裝備電磁彈射器必須解決的問題。

▼「遼寧號」航母返港甲板上,停放11架艦載機。(圖/翻攝自環球網軍事)