002型為何配4部蒸汽彈射器? 李杰:技術卻相對可靠

大陸網友在武漢附近拍攝到疑似中國國產002航母艦島建築的照片。(圖/翻攝自大陸網站)

▲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,中國軍事專家李杰表示,「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」。李杰則表示,「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)

▲航空母艦福特號(USS GeraldR. Ford)已完成驗收。(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,並且需要消耗大量的淡水。以美國「尼米茲級」核子動力航母為例,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)

▲尼米茲號航空母艦(USS Nimitz CVN-68)是一艘隸屬於美國海軍的核动力航空母艦,也是一系列尼米茲級核動力航空母艦的第一艘。(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。電磁彈射器的推力啟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復雜與漫長,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,英國在短短幾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為主流,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)

▲航空母艦福特號(USS GeraldR. Ford)已完成驗收。(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湖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?」

中國軍事專家李杰表示,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,尚未出現任何因為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。」至於李杰也補充說明,「從技術成熟到工程化和實用化,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)

▲▼遼寧號航母到香港。(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。李杰指出,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。」強迫儲能裝置作為電磁彈射器的關鍵部件,在艦載機起飛時需要加速做功,每台強迫儲能裝置的充電功率約為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)

▲遼寧號返港甲板停放11架艦載機。(圖/翻攝自環球網軍事)

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