我們大家都知道美國尼米茲級核動力航母之所以戰鬥力超強,最引人注意的一個點就是其裝備的四臺蒸汽彈射器可以大幅增加艦載機的離艦起飛重量,繼而增強艦載機的作戰半徑和載彈量。但是大家也都知道蒸汽彈射器的研製難度很高,在中國成功研製蒸汽彈射器和電磁彈射器之前,也就只有美國能夠獨立研製蒸汽彈射器,但是對於很多想要發展航母的國家而言,彈射器是發展大型航母又繞不開的一個重要支點。其實早在十年前就曾在某個刊物上見過“是否可以藉助大推力的航空發動機”來完成艦載機彈射的討論?的確現階段中國在軍用小涵道比航空發動機的推力等級、壽命、可靠性、推重比等方面都已經趨於成熟,而且相比蒸汽彈射器是藉助高壓蒸汽推動蒸汽活塞拉動飛機彈射出去一樣,在原來內建蒸汽氣缸的甲板下面內建一兩臺小涵道比渦扇發動機,其產生的推力同樣可以用於拉動艦載機彈射起飛,所以從理論上來說這種想法是可行的。況且蒸汽彈射器因為蒸汽氣壓會隨著彈射過程發生變化,導致艦載機往往在彈射初段加速度過猛,而彈射末端又綿綿無力,不光不能很好的保障艦載機的安全離艦起飛,而且也因為高壓蒸汽的流量控制很難,所以不能彈射質量很輕的無人機、也不能彈射質量超重的重型艦載機,還有蒸汽彈射器氣缸密封問題一直是影響蒸汽彈射器可靠性的關鍵點,再加之蒸汽彈射器每次彈射需要消耗大量的高壓蒸汽,所以直接用全段推力可控的航空發動機來替代高壓氣缸似乎是可行的做法。但是為什麼沒有出現過呢?比如我們以中國的殲15重型艦載機為例,殲15陸地最大起飛重量在35噸左右,但是奈何與自身裝備的兩臺發動機加力推力合計只有27噸,同時限於航母起飛甲板長度的限制,殲15根本不能以最大起飛重量離艦。但是殲15作為雙發重型戰機,自身空重就高達17噸左右,等於是留給殲15燃油和彈藥的總計載荷只有不到10噸,這無疑嚴重限制了殲15的雙發重型戰機具有的遠端打擊能力優勢。那麼也就是說如果用航空發動機來替代蒸汽彈射器的話,在推力上必須超過8噸以上才行,最好是能夠產生類似蒸汽彈射器一樣的產生接近10噸的拉力是最好的,這樣艦載機自身在起飛階段可以不打卡加力以節省燃料增加作戰航程。那麼從我軍現役的幾款小涵道比噴氣發動機裡面選擇的話,比如可以直接選擇一臺不帶加力燃燒室的渦扇10A發動機,其軍用推力近8噸,恰好能夠滿足拉力需求。或者用兩臺體積更小的教練10上裝備的AI-222-25F發動機也是可以達到推力需求的。但是將這個理論放在實際應用中的話問題卻很多:
首先第一點:相比蒸汽彈射器的彈射氣缸體積而言,噴氣發動機體積較大,對於航母甲板而言,需要更大的空間用於容納;隨意在甲板開槽又會影響整個起降甲板的結構強度。第二點:相比蒸汽彈射器可以在短時間內釋放出能量很強的拉力拉動艦載機在90米距離內達到更快起飛離艦速度而言,噴氣發動機的油門響應到推力達到標準是需要時間的,那麼對於航母而言,很顯然油門響應有延遲的噴氣發動機根本無法做到短時間內強烈爆發力的產生。第三點:燃料補充是一個很大的問題,蒸汽彈射器雖然高壓蒸汽從彈射器尾端進入彈射氣缸推動活塞高速運動,但是活動部件只有彈射氣缸內的活塞;而對於航空發動機而言,其不光要將整個航空發動機整合到彈射拉桿上,還要攜帶一定量的燃料,所以會增加整個彈射器的體積和重量,同時更大的複雜性下也降低這個彈射系統的可靠性,但是對於彈射型航母而言,艦載機的起飛架次又是直接決定航母綜合作戰力的高低關鍵。第四點:彈射器不光要能夠急劇加速度上去,還要能夠在不到10米的距離內完全停住,並且快速轉運回去以備待發第二架艦載機。以尼米茲級航母為例,其裝備的C13艦載機彈射功率高達96兆焦耳,但是卻要在不到10米距離內停住,可想而知加裝了燃油和發動機本體後重量大大提升後,產生的慣性有多大,對於緩衝減速系統的要求有多高。同時因為整個彈射過程加速度很大,但是在不到10米的減速距離內所產生的的負負荷又高達幾十個G,所以這對於軸流式結構的航空發動機轉子支撐部件的結構強度和可靠性很是考驗,畢竟當下的航空發動機轉子支撐結構根本無法承受的住這麼強的衝擊力。第五點:同樣對於以航空發動機作為彈射裝備的航母而言,航空發動機同樣存在可靠性不佳、持續彈射速度慢的缺點,同時其也有推力大小和體積成反比的問題。所以在已經成熟可靠且經過幾十年、每天上百架次彈射的蒸汽彈射器,以及代表未來全艦全電化發展趨勢下彈射過程更線性、彈射重量可大可小、結構更簡單、彈射效率、永續性更長的電磁彈射器面前,理論上雖然可行的噴氣發動機彈射器也就只能永遠停留在圖紙和設想之中了。
我們大家都知道美國尼米茲級核動力航母之所以戰鬥力超強,最引人注意的一個點就是其裝備的四臺蒸汽彈射器可以大幅增加艦載機的離艦起飛重量,繼而增強艦載機的作戰半徑和載彈量。但是大家也都知道蒸汽彈射器的研製難度很高,在中國成功研製蒸汽彈射器和電磁彈射器之前,也就只有美國能夠獨立研製蒸汽彈射器,但是對於很多想要發展航母的國家而言,彈射器是發展大型航母又繞不開的一個重要支點。其實早在十年前就曾在某個刊物上見過“是否可以藉助大推力的航空發動機”來完成艦載機彈射的討論?的確現階段中國在軍用小涵道比航空發動機的推力等級、壽命、可靠性、推重比等方面都已經趨於成熟,而且相比蒸汽彈射器是藉助高壓蒸汽推動蒸汽活塞拉動飛機彈射出去一樣,在原來內建蒸汽氣缸的甲板下面內建一兩臺小涵道比渦扇發動機,其產生的推力同樣可以用於拉動艦載機彈射起飛,所以從理論上來說這種想法是可行的。況且蒸汽彈射器因為蒸汽氣壓會隨著彈射過程發生變化,導致艦載機往往在彈射初段加速度過猛,而彈射末端又綿綿無力,不光不能很好的保障艦載機的安全離艦起飛,而且也因為高壓蒸汽的流量控制很難,所以不能彈射質量很輕的無人機、也不能彈射質量超重的重型艦載機,還有蒸汽彈射器氣缸密封問題一直是影響蒸汽彈射器可靠性的關鍵點,再加之蒸汽彈射器每次彈射需要消耗大量的高壓蒸汽,所以直接用全段推力可控的航空發動機來替代高壓氣缸似乎是可行的做法。但是為什麼沒有出現過呢?比如我們以中國的殲15重型艦載機為例,殲15陸地最大起飛重量在35噸左右,但是奈何與自身裝備的兩臺發動機加力推力合計只有27噸,同時限於航母起飛甲板長度的限制,殲15根本不能以最大起飛重量離艦。但是殲15作為雙發重型戰機,自身空重就高達17噸左右,等於是留給殲15燃油和彈藥的總計載荷只有不到10噸,這無疑嚴重限制了殲15的雙發重型戰機具有的遠端打擊能力優勢。那麼也就是說如果用航空發動機來替代蒸汽彈射器的話,在推力上必須超過8噸以上才行,最好是能夠產生類似蒸汽彈射器一樣的產生接近10噸的拉力是最好的,這樣艦載機自身在起飛階段可以不打卡加力以節省燃料增加作戰航程。那麼從我軍現役的幾款小涵道比噴氣發動機裡面選擇的話,比如可以直接選擇一臺不帶加力燃燒室的渦扇10A發動機,其軍用推力近8噸,恰好能夠滿足拉力需求。或者用兩臺體積更小的教練10上裝備的AI-222-25F發動機也是可以達到推力需求的。但是將這個理論放在實際應用中的話問題卻很多:
首先第一點:相比蒸汽彈射器的彈射氣缸體積而言,噴氣發動機體積較大,對於航母甲板而言,需要更大的空間用於容納;隨意在甲板開槽又會影響整個起降甲板的結構強度。第二點:相比蒸汽彈射器可以在短時間內釋放出能量很強的拉力拉動艦載機在90米距離內達到更快起飛離艦速度而言,噴氣發動機的油門響應到推力達到標準是需要時間的,那麼對於航母而言,很顯然油門響應有延遲的噴氣發動機根本無法做到短時間內強烈爆發力的產生。第三點:燃料補充是一個很大的問題,蒸汽彈射器雖然高壓蒸汽從彈射器尾端進入彈射氣缸推動活塞高速運動,但是活動部件只有彈射氣缸內的活塞;而對於航空發動機而言,其不光要將整個航空發動機整合到彈射拉桿上,還要攜帶一定量的燃料,所以會增加整個彈射器的體積和重量,同時更大的複雜性下也降低這個彈射系統的可靠性,但是對於彈射型航母而言,艦載機的起飛架次又是直接決定航母綜合作戰力的高低關鍵。第四點:彈射器不光要能夠急劇加速度上去,還要能夠在不到10米的距離內完全停住,並且快速轉運回去以備待發第二架艦載機。以尼米茲級航母為例,其裝備的C13艦載機彈射功率高達96兆焦耳,但是卻要在不到10米距離內停住,可想而知加裝了燃油和發動機本體後重量大大提升後,產生的慣性有多大,對於緩衝減速系統的要求有多高。同時因為整個彈射過程加速度很大,但是在不到10米的減速距離內所產生的的負負荷又高達幾十個G,所以這對於軸流式結構的航空發動機轉子支撐部件的結構強度和可靠性很是考驗,畢竟當下的航空發動機轉子支撐結構根本無法承受的住這麼強的衝擊力。第五點:同樣對於以航空發動機作為彈射裝備的航母而言,航空發動機同樣存在可靠性不佳、持續彈射速度慢的缺點,同時其也有推力大小和體積成反比的問題。所以在已經成熟可靠且經過幾十年、每天上百架次彈射的蒸汽彈射器,以及代表未來全艦全電化發展趨勢下彈射過程更線性、彈射重量可大可小、結構更簡單、彈射效率、永續性更長的電磁彈射器面前,理論上雖然可行的噴氣發動機彈射器也就只能永遠停留在圖紙和設想之中了。