未下水就已落後？專家解析國產002型航母為何仍採用蒸汽彈射器

原標題:未下水就已落後？專家解析國產002型航母為何仍採用蒸汽彈射器

資料圖：圖為外媒想象的002型航母兩視圖，從艦島結構及煙囪可以看出，其採用的是常規動力。

近日有媒體報道稱，最快於今年年底下水的002型航母將配置4部蒸汽彈射器，而非美國「福特」號航母上採用的電磁彈射器。就此，美國有軍事專家評論說，002型航母還沒下水就已經落後了。那麼，蒸汽彈射器與電磁彈射器究竟有多大差別？航母為何不採用電磁彈射技術？海軍軍事專家李傑18日接受科技日報記者專訪時說：「電磁彈射雖有諸多優勢，但蒸汽彈射技術相對成熟，可靠性更高，從蒸汽彈射過渡到電磁彈射需要一個過程，不可能一蹴而就。」

■蒸汽彈射劣勢明顯

美國軍事專家指出，002型航母預計將使用4部蒸汽彈射器，這是其落後的關鍵性因素。因為相比電磁彈射器，蒸汽彈射器的劣勢相當明顯。對此，李傑表示，對一艘航母而言，艦載機彈射器的選擇至關重要。當今9個擁有航母的國家中，有6個使用滑躍起飛技術，其餘3個（美國、法國和巴西）則採用蒸汽彈射器。美國即將服役的「福特」號航母將裝備電磁彈射器。

蒸汽彈射技術的劣勢主要表現在三個方面：

一是蒸汽彈射器體積大、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。而相比之下，電磁彈射器的構成組件就很少，體積只有425立方米，重225噸，尚不及蒸汽彈射器的一半。此外，蒸汽彈射器的機械磨損很嚴重，尤其是金屬密封條，艦載機每彈射一次都會與之摩擦一次，更換量非常大。統計數字顯示，運轉蒸汽彈射器的費用占整個航母全部設備維護費用的80％，差不多需要500人來保證蒸汽彈射器的運行和維護。蒸汽彈射器彈射艦載機還需要消耗大量的淡水。以美國尼米茲級航母為例，每彈射一架艦載機，就需要消耗一噸淡水。

二是蒸汽彈射器輸出功率遠不及電磁彈射器，這不利於艦載機在較短距離內快速彈射起飛，從而大幅減少了日出動率。理論與實踐都表明：現役美國尼米茲級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十幾個小時甚至24小時，電磁彈射系統從關閉時的冷鐵狀態到發射準備狀態只需15分鐘。

三是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。而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且力量可控，彈射幾十公斤重的艦載無人機也不在話下。此外，電磁彈射器的推力啟動段沒有蒸汽彈射那種突發爆炸性的衝擊，這不僅大大延長了飛機和部件的結構壽命，而且降低了對飛行員身體承受能力的要求。

資料圖：圖為美航母艦員正在對蒸汽彈射器進行維護。

■技術雖老，但可靠實用

電磁彈射器雖然優點很多，但其決策與研製過程遠比蒸汽彈射器要複雜和漫長得多。蒸汽彈射器從研發到大量使用，只花了10年時間，而電磁彈射器則用了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。鑒於高能彈射的急迫需要，美、英等國決定著手開發一項新的彈射技術。短短几個月的時間，英國便完成了從提出方案到製造出演示裝置的整個過程；隨後，英國海軍又展開了初步試驗。1952年，英國海軍開始在「英仙座」號輕型航母上對蒸汽彈射器試驗取得成功，很快開始裝備部隊。1954年6月1日，美國在「漢考克」號航母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日漸普遍，整個過程只花了10年時間。

而電磁彈射器的研究則始於1982年，直到即將服役的美國「福特」號才裝備上電磁彈射器。過去30多年來，電磁彈射器研發計劃問題不斷，試驗頻出故障，造成計劃延遲，費用超標。2010年1月12日，在美國新澤西州赫斯特湖航空工程站進行的電磁彈射試驗中，彈射器拖梭反向移動，猛烈撞擊在甲板張緊器上，造成系統硬體損傷。該故障對於直線電機電樞和甲板張緊器造成的損傷是不可修復的。這一事故使計劃整整拖后了兩個月。美國個別議員甚至擔心，電磁彈射技術的風險超過了它的優勢。

李傑說，蒸汽彈射器已使用了半個多世紀，其高可靠性早已得到有關專家的認可和飛行實踐的驗證。時至今日，在近千萬次的艦載機彈射起飛中，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過實踐檢驗，一時半會兒還很難斷言它是否安全可靠。002型航母採用蒸汽彈射器，正是出於這方面的考慮。

日前，網上傳出疑似殲15艦載機進行電磁彈射試驗圖片。據悉，已攻克電磁彈射相關技術，或許，殲15正在進行相關試驗。

■電磁彈射器裝備航母尚需時日

此前，有媒體報道稱，自主研發了電磁彈射器，目前已經開始了蒸汽彈射器和電磁彈射器的對比測試，無論是彈射強度還是彈射次數，電磁彈射器都已經得到驗證，接下來要解決的就是電磁彈射器的可靠性問題。工程院院士、動力與電氣工程專家馬偉明指出：「電磁彈射技術上航母完全沒有問題，這項技術甚至領先於美國。」

對此，李傑指出，電磁彈射器從技術成熟，到達到工程化和實用化程度，並最終裝備到航母上，並形成一定的戰鬥力都需要大量的時間，絕非一蹴而就。

首先，如果裝備電磁彈射器，可能需要對航母的甲板、控制系統、甲板下方等部位進行重新設計。從美國「福特」號航母經驗來看，除了安裝電磁彈射系統外，還包括升級的核動力裝置，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，不僅舊的裝置技術有革命性改進，還有新的技術裝備需要上艦，對電磁彈射系統的各種設備的體積、重量提出了新要求。而各種設備的體積、重量均處於未定型狀態。其他部位設備設計改變與否，也將影響衝擊到彈射系統的設計製作，影響到整個艦體的布局。

此外，電磁彈射器用電量驚人，對常規動力航母是個巨大的挑戰。李傑指出，電磁彈射器彈射艦載機時，必須依靠強迫儲能裝置。該裝置的最大不足是電能不像蒸汽可以大容量儲存。作為電磁彈射器關鍵部件的強迫儲能裝置，在艦載機起飛時需對其加速做功。每台強迫儲能裝置算上損失，充電功率約為4兆瓦；如果4部電磁彈射裝置同時充電，則充電總功率可達16兆瓦。如果再加上電磁軌道炮、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，方能滿足要求，如果不是採用核動力裝置，僅電磁彈射器充電都會影響其他系統的用電。

此外，如何屏蔽電磁輻射減少對人體傷害和電磁干擾問題、快速散熱以減少彈射間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。