提到航母,很多人第一時(shí)間想到的就是那條長長的彈射軌道。艦載機(jī)要想從航母上起飛,光靠滑跑是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須依靠彈射器。幾十年來,美國靠蒸汽彈射器叱咤風(fēng)云,如今又率先搞出了電磁彈射??善婀值氖?,這項(xiàng)聽上去更先進(jìn)的技術(shù),在美國卻總是問題不斷,甚至讓號稱“全球最強(qiáng)”的福特號航母一度陷入尷尬。那么,蒸汽彈射和電磁彈射到底孰優(yōu)孰劣?為什么美國人自己在電磁彈射上摔了跟頭?
一、蒸汽彈射:老牌技術(shù),穩(wěn)如老牛
蒸汽彈射器其實(shí)并不神秘,它的核心原理就是利用高壓蒸汽推動活塞,把飛機(jī)“甩”出去。美軍最早在上世紀(jì)50年代把它搬上航母,從“小鷹”級到“尼米茲”級,蒸汽彈射器伴隨了美國海軍幾十年。
這種裝置看似笨重,卻極其可靠。美國海軍統(tǒng)計(jì)過,從上世紀(jì)60年代到今天,蒸汽彈射已經(jīng)完成了上千萬次艦載機(jī)起飛,沒有因?yàn)樵O(shè)備本身的故障導(dǎo)致飛機(jī)墜海的案例??梢娝姆€(wěn)定性幾乎可以用“傻瓜式”來形容。
它的能量輸出也很猛。一次彈射釋放的能量能達(dá)到95兆焦,相當(dāng)于把36噸重的飛機(jī)瞬間加速到300多公里每小時(shí)。平均每45秒就能完成一次發(fā)射,彈射效率很高。
當(dāng)然,蒸汽彈射并不是完美的。它體型龐大,需要復(fù)雜的鍋爐和管路系統(tǒng)來供能。每次彈射都要消耗約700公斤高壓蒸氣,還會造成金屬零件嚴(yán)重磨損,維護(hù)量非常大。航母甲板下的管道像迷宮一樣,時(shí)常伴隨著蒸汽泄漏和高溫危險(xiǎn),對操作人員來說絕對不是輕松的活。
一句話總結(jié):蒸汽彈射就像老黃牛,笨重卻能干,可靠但效率不算高。
二、電磁彈射:科技感十足,卻難逃“成長的煩惱”
與蒸汽彈射相比,電磁彈射更像新時(shí)代的產(chǎn)物。它利用直線電機(jī)的原理,靠電磁力把飛機(jī)推出去。聽起來是不是有點(diǎn)像“磁懸浮”?確實(shí),兩者有異曲同工之妙。
電磁彈射的最大優(yōu)勢是可控性強(qiáng)。蒸汽彈射的推力輸出不均勻,剛開始猛沖一把,后勁卻不足,飛行員甚至打趣說:“到最后,還沒發(fā)動機(jī)自己加速快?!倍姶艔椛鋭t不同,它的加速度可以保持穩(wěn)定,對飛機(jī)的沖擊更小,理論上能讓艦載機(jī)多帶8%到15%的重量起飛。
更關(guān)鍵的是,它的適應(yīng)性更廣。蒸汽彈射很難彈射輕型無人機(jī),因?yàn)檎羝麎毫Σ缓谜{(diào)節(jié)。而電磁彈射可以通過電流精準(zhǔn)調(diào)節(jié),既能彈射幾十噸重的戰(zhàn)斗機(jī),也能發(fā)射幾噸重的小型無人機(jī)。對于未來航母要部署各種新型飛行器來說,這就是巨大的優(yōu)勢。
不過,先進(jìn)不等于成熟。美國福特號航母的電磁彈射器(EMALS)從一亮相就問題不斷:故障率高、維修時(shí)間長,甚至一度無法順利彈射F-35C戰(zhàn)斗機(jī)。原因之一就是美國人選擇了交流電技術(shù)路線。交流電要經(jīng)過復(fù)雜的變換和儲能,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁瑣,一旦某個(gè)部件出故障,往往會拖累整套系統(tǒng)停擺。福特號上四條彈射軌道竟然共用一套儲能裝置,只要那部分出問題,四條彈射器就得全部罷工。
相比之下,中國的福建艦采用的是更先進(jìn)的直流電技術(shù),配合超級電容儲能,系統(tǒng)簡單,效率更高。一個(gè)5立方米的電容就能儲存足夠的能量彈射兩架艦載機(jī)。這不僅能讓能量利用率大幅提高,還避免了飛輪儲能那種高耗損的問題。更重要的是,福建艦已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了重型預(yù)警機(jī)和輕型教練機(jī)的彈射,這說明我們的電磁彈射可調(diào)范圍更大,技術(shù)路線更穩(wěn)健。
一句話總結(jié):電磁彈射潛力巨大,但美國選錯(cuò)了路,才導(dǎo)致問題不斷。
三、未來的贏家:方向?qū)α?,才可能跑得?/p>
蒸汽彈射有點(diǎn)像“老一代燃油車”,經(jīng)過幾十年的改進(jìn),已經(jīng)非常可靠。但它注定受限于能效和維護(hù)成本,不可能再有大的突破。電磁彈射則像“電動車”,一旦技術(shù)成熟,潛力無窮。
美國的問題在于,他們沒能及時(shí)轉(zhuǎn)向更先進(jìn)的直流技術(shù),還在交流電的老路上打轉(zhuǎn)。福特號花了130億美元造出來,卻因?yàn)閺椛湎到y(tǒng)頻繁出毛病,遲遲不能形成戰(zhàn)斗力。到今天,第二艘“肯尼迪”號航母的電磁彈射安裝依然拖延,這就是典型的“路徑依賴”導(dǎo)致的代價(jià)。
反觀中國,雖然起步晚,但得益于后發(fā)優(yōu)勢,直接選擇了直流技術(shù)路線,少走了彎路。福建艦不僅安裝了三套電磁彈射器,還配合了電磁攔阻系統(tǒng),意味著艦載機(jī)的起飛和回收都進(jìn)入了新時(shí)代。如果說蒸汽彈射把航母帶入了噴氣機(jī)時(shí)代,那么電磁彈射則是讓航母真正具備“全天候、多樣化”作戰(zhàn)能力的關(guān)鍵。
可以預(yù)見,未來十年,美國會繼續(xù)花大力氣修補(bǔ)福特級的電磁彈射問題,但要想徹底趕上,恐怕要等他們的新一代航母換裝直流電系統(tǒng)。而在這段時(shí)間里,中國的福建艦將率先在實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練中檢驗(yàn)電磁彈射的可靠性,積累經(jīng)驗(yàn)。
航母比拼,拼的不只是噸位和數(shù)量,更是背后的科技路線。美國的電磁彈射問題不斷,不是因?yàn)榧夹g(shù)方向錯(cuò)了,而是因?yàn)樗麄冊陉P(guān)鍵一步上沒有選對答案。而中國的選擇,或許正在為未來幾十年的海軍力量奠定基礎(chǔ)。
結(jié)語
蒸汽彈射,像老牛一樣,踏實(shí)可靠;電磁彈射,像新銳少年,潛力無限。美國福特號的問題,提醒世人:再先進(jìn)的技術(shù),如果路線選錯(cuò),也會成為拖累。而中國福建艦的出現(xiàn),則向世界證明:后來者未必落后,只要方向正確,完全可能彎道超車。
未來的航母對決,或許就在蒸汽與電磁的交替中,寫下新的篇章。
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