特朗普宣布用回蒸汽弹射,只因电磁弹射太“廉价”

作者
鲁镇西

配备电磁弹射的四川舰,到底是不是航母?

自从“9·3阅兵”之后,老军迷再也不敢轻易表示自己是“军迷”。
11月刚刚过半,先有全球第一艘可实战化电磁弹射航母“福建”舰正式入列,后有空军节正式亮相的攻击-11型“玄龙”攻击型无人机,最后是海军076型航空攻击舰首舰“四川”舰离开船坞首次试航,此前已经迷倒“军迷”们的电磁弹射也成为四川舰标配,阻拦索自然是电磁弹射的固定搭配,也装备在四川舰上。
也正是因为这条电弹轨道和阻拦索,让网友们对四川舰到底是不是“航母”展开广泛讨论。有网友认为四川舰无论如何都是航母,但是军事问题专家曹卫东则在11月15日的《今日关注》中着重强调:航母和两栖攻击舰的最大区别是“航母只有机库”,但是两栖攻击舰“有机库也有坞仓”。

二者的主要区别就是“坞仓”,坞仓中可以搭配两栖坦克、装甲车、气垫船,所以即便是四川舰拥有电磁弹射轨道,可以弹射固定翼飞机,也还是老军迷们认识的那个两栖攻击舰,本质上和075型没有区别。若照此逻辑理解,虽然076型两栖攻击舰比075型多一条电磁弹射轨道,能弹固定翼战斗机,最多也只是“075改”。

联想到今年10月特朗普公开表示,未来新建航母应改用蒸汽弹射器,新老军迷在欢呼美国军事水平进二退三的同时,也在好奇玩了几十年航母的美国,为什么对蒸汽弹射如此“情有独钟”。
有观点认为,重新用回蒸汽弹射,是为了解决福特级航母电磁弹射器的故障率问题,当前该型航母所用电磁弹射,平均每400次弹射出现一次故障,远低于美军要求的4166次标准,这意味着福特级航母保养频次更高,甚至连训练都放不开手脚。
01
福特级的电磁弹射有什么用?
如果一艘航母受限于固定翼飞机起飞方式,导致其整体训练量下滑,那么该型航母就会直接成为同行的笑话。
众所周知,目前军事科技背景下,航母的主要作用就是充当海上移动机场,固定翼战斗机起降频次高低,决定了航母技术发展水平优劣,从滑跃起飞到蒸汽弹射再到今天的电磁弹射,航母制造的技术进步,无一不是围绕改善固定翼飞机起飞方式和提升耐用度进行的。
一旦福特级航母,在拥有更先进的电磁弹射技术前提下,飞机起降频次和耐用度远低于使用蒸汽弹射的老旧型号航母,那么福特级航母就和老旧航母没有区别,甚至其更高的造价衬托着福特级航母还不如老旧型号航母。
因为400次弹射的耐久度,将导致福特级即使是训练使用,搭载的70-90架各型舰载机都不敢加量训练,平均每架飞机起降不超过4次,以至于现如今只能去加勒比海反恐。颇有些福建舰带着电磁弹射技术入列,孱弱的福特级必须要找个机会下场证明一下谁是第一的意味。

因为如果按照2025年俄乌、以伊的战斗机空袭架次,和美国海湾战争、打击塔利班的行动中日均100-160架次计算,福特级2-4天就要返港维护,维护周期一般在一周左右。参考当今美国航母“3·3·3”使用计划,三分之一在外执行任务,三分之一训练,三分之一维修,为再次轻松应对海湾战争类冲突,美国需要的福特级航母,对应的建造费用和建造周期,将拖垮今天的美国。
海湾战争中,美国最多出动8艘航母,是其总量的一半,据公开资料,美国及欧洲诸国累计发动数万架次空袭,按照美国航母建造起降最高标准粗略预计,美国福特级电弹400次的弹射耐久度,仅是其建设标准4166次的十分之一。
据此,美国想在今天复刻海湾战争的航母起降次数,至少需要80艘航母,总量约为160艘,按照一艘福特级130亿美元的造价,显然不可能,打个骨折价,算16艘,也就是2080亿美元,联想美国本月刚结束历史最长的43天停摆,再给美国10年也批不下来这2080亿美元航母建设费。
即使10年内批下来建设费用,据公开资料,福特级建造周期在材料充足时需要8年,如今各类材料因种种原因受限,建造周期可能拉长至12年,所以想拥有16艘搭载电弹的福特级,对美国来说几乎是痴心妄想,主要原因就是美国现在使用的电磁弹射技术太落后,且生厂商也无心升级,就算福建舰已经搭载成熟电磁弹射技术入列,美国人也没什么迫切动力升级福特级航母。
02
美国的电磁弹射技术为什么落后了
在福建舰电磁弹射问世之后,新老军迷可谓是喜出望外,并且也解开了多年来不发展垂直起降战斗机的谜题。都有电磁弹射了,谁还用垂直起降这种“短腿·寡妇制造机”。
关于福建舰采用的电磁弹射技术,详细信息别说军迷,就是军迷们熟知的局座,也得说一声“我不知道”,但是公开资料显示,国内本世纪初就已经展开相关研究,并不断有学者发文总结,2016年兵器工业出版社甚至出版了《电磁弹射原理与技术》一书,详细介绍了感应型电磁弹射器原理与技术、永磁型电磁弹射器原理与技术。

鉴于美国2011年9月27日就公开了电磁弹射技术试验成功录像,但直到14年后的今天,搭载电磁弹射的福特级航母迟迟未能下水,我国003型航母首舰“福建舰”,后来居上成为当今世界唯一正式入列的电弹航母。

对比蒸汽弹射,电磁弹射省去了使用航母轮机“烧开水”灌注蒸汽的过程,实现只要有电,就能“一直弹”的目标,不会影响航母动力系统,也不用等着烧开水存蒸汽,大幅提升飞机弹射效率。
蒸汽弹射器从冷态启动时,通常预热时间长达24h,而电磁弹射器的准备时间不到15min,这大大提高了战场应急反应能力和作战效率。另外蒸汽弹射器能量转换效率仅为4%~6%,而电磁弹射系统的弹射效率比蒸汽弹射器高10倍,可达60%以上。

美国虽然2011年9月才公布电磁弹射试验录像,至今未能正式交付,但早在1945年,美国西屋公司(Westinghouse Company)就研制出一种被称为Electropult的电磁飞机弹射装置,该系统可在4.2S、160m内,将5吨的飞机从零加速到185km/h,实现推力75.6kN,相电流为7kA。但受到当时科技水平和工业水平的限制,大功率脉冲电源技术并不成熟,这一技术最终未能获得应用。
1986年,美国卡曼电磁公司于1986年设计制造了一台用于原理验证的半尺寸实验样机,实验过程中该样机产生了119000lb(529.5kN)的推力,演示了完整的电磁加速和减速控制,全尺寸的舰载机电磁弹射系统能产生1290kN的推力效率大约为 70%。
1995年美国海军空战中心(NAWC)飞行器分部的DoyeM.R.和SamuelD.」.等人提出了一种飞机电磁弹射系统的方案,整个系统的效率虽然比较高,但由于发射过程中能量很大,因此电源、推进部分都采用了主动散热的方案。
20世纪90年代末,美国海军确定将CVX航母(即现在的CVN-78航母)作为舰载机电磁弹射系统的目标平台。1999年12月,海军空战中心与诺斯罗普·格鲁曼公司和通用原子公司领导的团队,签订了48个月的舰载机电磁弹射系统项目定义与风险降低阶段并行合同。其最大成果就是,研制出一套包括能量储存和转换部件的全尺寸舰载机电磁弹射系统地面演示系统,并在1/2长度弹射上弹射了重量载荷的飞行器。
2004年4月,通用原子公司被选定继续承担系统开发与验证阶段的工作,并获得了1.45 亿美元的5年合同。通用原子公司与奎奈蒂克北美公司、加藤工程公司、柯蒂斯-莱特机电公司、德克萨斯大学机电中心、Alion科技公司、STV公司和L-3通信脉冲科学公司组成核心承包商团队,协作研究舰载机电磁弹射系统。
2007年,通用原子公司和美国海军团队完成了系统开发与验证项目的设计评审,并开始生产、设计用于测试组件和集成系统的硬件/软件[412008年3月,舰载机电磁弹射系统中的能量存储子系统的发电机组件在加藤公司完成工厂验收测试,12个能量存储子系统中1个用于组件级测试4个用于系统级测试。
全尺寸模拟的舰载机电磁弹射系统在2008年开始地面安装,2008年9月初完成了第一阶段高循环测试,以验证电力热力设备以及能量存储子系统的舰上循环率,共进行了1万次模拟弹射试验。2009年4月开始第二阶段高循环测试,涉及全动力系统测试(包括主电源接口子系统和相关软件)以及环境认证测试。
但试验至此,美国海军对电磁弹射系统项目成本、技术成熟度以及进度延误的忧虑不断增加,对舰载机电磁弹射系统用于“福特”号航母的可行性进行了重新评估。
经过评估,美国海军倾向于在使用新技术、节省全寿命费用的基础上继续推进舰载机电磁弹射系统,以及避免更改“福特”号航母的设计,避免重新使用蒸汽弹射器可能导致的设计成本增加和进度延误。
2009年9月,舰载机电磁弹射系统完成了第一阶段的高速寿命试验包括演示全尺寸弹射能力,考核弹射电动机在海上条件下的性能,验证并提供在极端条件下的性能数据,确认了系统弹射重量载荷和舰载机准备程度,授权通用原子公司进行系统功能演示的第二阶段试验。
也就是第二阶段试验中,通用开始整活。在2010年1月的试验中,软件问题导致舰载机电磁弹射系统原型样机出现了故障:一个弹射器动子滑块在试验中改变方向,撞坏了其他设备使试验计划推迟大约3个月,并用了7个月时间来进行额外的软件测试和集成。
2010年7月,美国海军与通用原子公司对合同进行了修改,将固定价格定为6.76亿美元,包括舰载机电磁弹射系统和“福特”号航母“先进制动装置”的生产与交付,以及按合同进度交付舰载机电磁弹射系统后付给纽波特纽么斯船厂的奖金。
付款结束后,舰载机电磁弹射系统原型样机于2010年9月底完成了模拟F/A-18E“超级大黄蜂”的静载弹射;2010年9月开始进行全面的系统功能演示试验,以及真实F/A-18E“超级大黄蜂”的首次弹射。2011年把弹射试验范围扩大到T-45教练机和C-2运输机。
至此美国电磁弹射系统还处于正常阶段,但在2011年之后的14年中,美国电磁弹射项目就不断重复故障、进度延迟的情况,直至今天也没有达到美国海军要求的耐久度,无法完成交付,硬生生看着中国电磁弹射技术追赶、反超,交付使用并搭载在福建舰上,帮助中国成为全球唯一拥有现役电磁弹射航母的国家。
在福建舰都能用,且使用体验非常好的背景下,电磁弹射技术下放到076两栖攻击舰上,非常符合军迷对技术研发“能用尽用”的刻板印象。即便从参数来看,076丝毫不逊于中美之外的其他现役航母,但在辽宁舰、山东舰、福建舰三艘航母明显无法完成登岛任务的背景下,076只能是两栖攻击舰。
而且按照电磁弹射技术下放到两栖攻击舰的趋势来看,未来中国未必不会推出其他“融合”装备,继续颠覆老军迷的认知。
© THE END
未经许可,请勿转载。



贝克街探案官官方账号




