電磁彈射雖有諸多優(yōu)勢(shì)，但蒸汽彈射技術(shù)相對(duì)成熟，可靠性更高，從蒸汽彈射過渡到電磁彈射需要一個(gè)過程。
近日有媒體報(bào)道稱，最快于今年年底下水的002型航母將配置4部蒸汽彈射器，而非美國(guó)“福特”號(hào)航母上采用的電磁彈射器。就此，美國(guó)有軍事專家評(píng)論說，002型航母還沒下水就已經(jīng)落后了。
那么，蒸汽彈射器與電磁彈射器究竟有多大差別？我國(guó)航母為何不采用電磁彈射技術(shù)？海軍軍事專家李杰18日接受科技日?qǐng)?bào)記者專訪時(shí)說：“電磁彈射雖有諸多優(yōu)勢(shì)，但蒸汽彈射技術(shù)相對(duì)成熟，可靠性更高，從蒸汽彈射過渡到電磁彈射需要一個(gè)過程，不可能一蹴而就。”
蒸汽彈射劣勢(shì)明顯
美國(guó)軍事專家指出，002型航母預(yù)計(jì)將使用4部蒸汽彈射器，這是其落后的關(guān)鍵性因素。因?yàn)橄啾入姶艔椛淦鳎羝麖椛淦鞯牧觿?shì)相當(dāng)明顯。
對(duì)此，李杰表示，對(duì)一艘航母而言，艦載機(jī)彈射器的選擇至關(guān)重要。當(dāng)今9個(gè)擁有航母的國(guó)家中，有6個(gè)使用滑躍起飛技術(shù)，其余3個(gè)（美國(guó)、法國(guó)和巴西）則采用蒸汽彈射器。美國(guó)即將服役的“福特”號(hào)航母將裝備電磁彈射器。
蒸汽彈射技術(shù)的劣勢(shì)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是蒸汽彈射器體積大、重量重、效率低、對(duì)艦上輔助系統(tǒng)要求高，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高。而相比之下，電磁彈射器的構(gòu)成組件就很少，體積只有425立方米，重225噸，尚不及蒸汽彈射器的一半。此外，蒸汽彈射器的機(jī)械磨損很嚴(yán)重，尤其是金屬密封條，艦載機(jī)每彈射一次都會(huì)與之摩擦一次，更換量非常大。統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，運(yùn)轉(zhuǎn)蒸汽彈射器的費(fèi)用占整個(gè)航母全部設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的80％，差不多需要500人來保證蒸汽彈射器的運(yùn)行和維護(hù)。蒸汽彈射器彈射艦載機(jī)還需要消耗大量的淡水。以美國(guó)尼米茲級(jí)航母為例，每彈射一架艦載機(jī)，就需要消耗一噸淡水。
二是蒸汽彈射器輸出功率遠(yuǎn)不及電磁彈射器，這不利于艦載機(jī)在較短距離內(nèi)快速?gòu)椛淦痫w，從而大幅減少了日出動(dòng)率。理論與實(shí)踐都表明：現(xiàn)役美國(guó)尼米茲級(jí)航母的蒸汽彈射器效率只有5％左右，如果采用電磁彈射器，則可將輸出功率提高到60％。蒸汽彈射系統(tǒng)在使用前預(yù)熱需十幾個(gè)小時(shí)甚至24小時(shí)，電磁彈射系統(tǒng)從關(guān)閉時(shí)的冷鐵狀態(tài)到發(fā)射準(zhǔn)備狀態(tài)只需15分鐘。
三是蒸汽彈射器只能彈射一定重量的艦載機(jī)，一些艦載無人機(jī)就無法彈射。而電磁彈射器的能量輸出調(diào)節(jié)范圍遠(yuǎn)大于蒸汽彈射器，彈射過程不僅加速均勻且力量可控，彈射幾十公斤重的艦載無人機(jī)也不在話下。此外，電磁彈射器的推力啟動(dòng)段沒有蒸汽彈射那種突發(fā)爆炸性的沖擊，這不僅大大延長(zhǎng)了飛機(jī)和部件的結(jié)構(gòu)壽命，而且降低了對(duì)飛行員身體承受能力的要求。
技術(shù)雖老，但可靠實(shí)用
電磁彈射器雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但其決策與研制過程遠(yuǎn)比蒸汽彈射器要復(fù)雜和漫長(zhǎng)得多。蒸汽彈射器從研發(fā)到大量使用，只花了10年時(shí)間，而電磁彈射器則用了30多年。
蒸汽彈射器的問世緣于二戰(zhàn)末期噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)。鑒于高能彈射的急迫需要，美、英等國(guó)決定著手開發(fā)一項(xiàng)新的彈射技術(shù)。短短幾個(gè)月的時(shí)間，英國(guó)便完成了從提出方案到制造出演示裝置的整個(gè)過程；隨后，英國(guó)海軍又展開了初步試驗(yàn)。1952年，英國(guó)海軍開始在“英仙座”號(hào)航母上對(duì)蒸汽彈射器試驗(yàn)取得成功，很快開始裝備部隊(duì)。1954年6月1日，美國(guó)在“漢考克”號(hào)航母上對(duì)蒸汽彈射器裝備完成彈射操作。從此，航母裝備蒸汽彈射器日漸普遍，整個(gè)過程只花了10年時(shí)間。
而電磁彈射器的研究則始于1982年，直到即將服役的美國(guó)福特號(hào)才裝備上電磁彈射器。過去30多年來，電磁彈射器研發(fā)計(jì)劃問題不斷，試驗(yàn)頻出故障，造成計(jì)劃延遲，費(fèi)用超標(biāo)。2010年1月12日，在美國(guó)新澤西州赫斯特湖航空工程站進(jìn)行的電磁彈射試驗(yàn)中，彈射器拖梭反向移動(dòng)，猛烈撞擊在甲板張緊器上，造成系統(tǒng)硬件損傷。該故障對(duì)于直線電機(jī)電樞和甲板張緊器造成的損傷是不可修復(fù)的。這一事故使計(jì)劃整整拖后了兩個(gè)月。美國(guó)個(gè)別議員甚至擔(dān)心，電磁彈射技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)超過了它的優(yōu)勢(shì)。
李杰說，蒸汽彈射器已使用了半個(gè)多世紀(jì)，其高可靠性早已得到有關(guān)專家的認(rèn)可和飛行實(shí)踐的驗(yàn)證。時(shí)至今日，在近千萬次的艦載機(jī)彈射起飛中，尚沒有一架因裝置本身故障而出事故。而電磁彈射器還未經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，一時(shí)半會(huì)兒還很難斷言它是否安全可靠。我國(guó)002型航母采用蒸汽彈射器，正是出于這方面的考慮。
電磁彈射器裝備航母尚需時(shí)日
此前，有媒體報(bào)道稱，我國(guó)自主研發(fā)了電磁彈射器，目前已經(jīng)開始了蒸汽彈射器和電磁彈射器的對(duì)比測(cè)試，無論是彈射強(qiáng)度還是彈射次數(shù)，電磁彈射器都已經(jīng)得到驗(yàn)證，接下來要解決的就是電磁彈射器的可靠性問題。中國(guó)工程院院士、動(dòng)力與電氣工程專家馬偉明指出：“中國(guó)電磁彈射技術(shù)上航母完全沒有問題，這項(xiàng)技術(shù)甚至領(lǐng)先于美國(guó)。”
對(duì)此，李杰指出，電磁彈射器從技術(shù)成熟，到達(dá)到工程化和實(shí)用化程度，并最終裝備到航母上，并形成一定的戰(zhàn)斗力都需要大量的時(shí)間，絕非一蹴而就。
首先，如果裝備電磁彈射器，可能需要對(duì)航母的甲板、控制系統(tǒng)、甲板下方等部位進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。從美國(guó)“福特”號(hào)航母經(jīng)驗(yàn)來看，除了安裝電磁彈射系統(tǒng)外，還包括升級(jí)的核動(dòng)力裝置，更大的甲板、更先進(jìn)的攔阻索技術(shù)、雙波段雷達(dá)、更多的艦載機(jī)等，不僅舊的裝置技術(shù)有革命性改進(jìn)，還有新的技術(shù)裝備需要上艦，對(duì)電磁彈射系統(tǒng)的各種設(shè)備的體積、重量提出了新要求。而各種設(shè)備的體積、重量均處于未定型狀態(tài)。其他部位設(shè)備設(shè)計(jì)改變與否，也將影響沖擊到彈射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作，影響到整個(gè)艦體的布局。
此外，電磁彈射器用電量驚人，對(duì)常規(guī)動(dòng)力航母是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。李杰指出，電磁彈射器彈射艦載機(jī)時(shí)，必須依靠強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置。該裝置的最大不足是電能不像蒸汽可以大容量?jī)?chǔ)存。作為電磁彈射器關(guān)鍵部件的強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置，在艦載機(jī)起飛時(shí)需對(duì)其加速做功。每臺(tái)強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置算上損失，充電功率約為4兆瓦；如果4部電磁彈射裝置同時(shí)充電，則充電總功率可達(dá)16兆瓦。如果再加上電磁軌道炮、激光武器和升降機(jī)等其他設(shè)施的用電量，航母總功率必須達(dá)到60兆瓦以上，方能滿足要求，如果不是采用核動(dòng)力裝置，僅電磁彈射器充電都會(huì)影響其他系統(tǒng)的用電。
此外，如何屏蔽電磁輻射減少對(duì)人體傷害和電磁干擾問題、快速散熱以減少?gòu)椛溟g隔提高彈射效果等問題，都是航母裝備電磁彈射器亟待解決的問題。
（題圖為網(wǎng)友繪制的國(guó)產(chǎn)航母想象圖） 記者 姜 靖
