航母艦載機起飛方式大比拼
電磁彈射，到底牛在哪
文·孫幫碧

美國斯坦尼斯號核動力航母
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
    日前美國“福特”級航母“福特號”已完成相關(guān)測試，預(yù)計將于9月交付給海軍。早些時候，在英國范堡羅機場舉行的第50屆范堡羅國際航展現(xiàn)場，參展廠商展出了美國福特級航母的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括電磁彈射系統(tǒng)模型。毫無疑問，這艘美國“福特”級航母首艦的艦載機起飛方式，采用了目前最先進的電磁彈射技術(shù)。
    在中外媒體對于國產(chǎn)航母的報道中，艦載機起飛方式也是關(guān)注的焦點之一�！逗喪戏绖�(wù)周刊》日前報道，從多種跡象來看，將在上海開工建設(shè)的中國第三艘航空母艦將可能采用彈射起飛、阻攔降落的方式，這將是中國第一艘配備彈射器的航母，其作戰(zhàn)能力將會比遼寧艦更強。
    采用電磁彈射起飛方式的優(yōu)勢到底何在？其對航母戰(zhàn)斗力提升究竟有何影響？我們一起來一探究竟。
    美、法等國在發(fā)展航母時，圍繞核心武器系統(tǒng)——艦載機的效能而采用彈射起飛技術(shù)
    說到航母艦載機彈射起飛，不得不從航母艦載機的起飛方式談起。在早期的航母上，由于艦載機（包括戰(zhàn)斗機、轟炸機、魚雷攻擊機）重量輕、安全離艦起飛速度低，其帶彈量和作戰(zhàn)半徑有限，因此絕大多數(shù)艦載機可以通過自身動力利用有限長度的飛行甲板直接起飛而不需要任何助飛方式。
    二戰(zhàn)后，人們對航母及其艦載機作戰(zhàn)效能的認(rèn)識加深，加上艦載機自身的發(fā)展，特別是噴氣式艦載機的上艦，航母艦載機的起飛方式也發(fā)生了變化。
    目前，國外現(xiàn)役航母固定翼艦載機的起飛方式主要有垂直/短距滑跑起飛、滑躍起飛和彈射起飛等。垂直/短距滑跑起飛方式是利用艦載機發(fā)動機推力矢量的控制實現(xiàn)起飛，其主要應(yīng)用于輕型航母上，如英國無敵級輕型航母的“海鷗”艦載機。滑躍起飛方式是采用航母艦舷部十多度的上翹甲板結(jié)合艦載機發(fā)動機的推力實現(xiàn)起飛，如俄羅斯庫茲涅佐夫級中型航母的米格-29，蘇-27K艦載機的起飛方式。彈射起飛方式是利用飛行甲板上布置的彈射裝置，在一定行程內(nèi)對艦載機施加推力來達到艦載機的離艦起飛速度，其主要應(yīng)用于大型/中型的攻擊或多用途航母上，如美國和法國現(xiàn)役航母。
    相比彈射起飛，其他起飛方式都需要靠艦載機自身動力實現(xiàn)起飛，可以避免因配置彈射裝置而產(chǎn)生的航母艦體重量/重心、空間布置等問題，但靠艦載機自身動力起飛，會遇到燃油消耗大而使艦載機離艦空中作戰(zhàn)半徑變小，艦面甲板側(cè)風(fēng)和艦體搖擺等因素，影響艦載機起飛作業(yè)的環(huán)境適應(yīng)性以及整個艦隊的機動性，更為重要的是，如果依靠自身動力，航母上無法起飛重型飛機，例如預(yù)警機。因此，像美、法等國在發(fā)展航母時，圍繞核心武器系統(tǒng)——艦載機的效能而采用彈射起飛技術(shù)。
    彈射起飛技術(shù)是一種新興的直線推進技術(shù)，適宜于短程發(fā)射大載荷，優(yōu)越性毋庸置疑
    彈射起飛技術(shù)是一種新興的直線推進技術(shù)，適宜于短程發(fā)射大載荷。航母艦載機的彈射起飛技術(shù)主要包括液壓彈射起飛、蒸汽彈射起飛以及最先進的電磁彈射起飛技術(shù)。
    那么，究竟什么是電磁彈射系統(tǒng)（EMALS）呢？
    EMALS是美國海軍21世紀(jì)航母上的新一代艦載飛機彈射系統(tǒng)。其最早要追溯至20世紀(jì)40年代，美國海軍利用電磁感應(yīng)馬達技術(shù)設(shè)計、制造并試驗了一套電磁飛機彈射系統(tǒng)，由于二戰(zhàn)結(jié)束及該套系統(tǒng)成本較高，該項目被取消。為進一步驗證EMALS彈射艦載機的可行性，1982年美國海軍重新啟動了EMALS的研究項目，并在1988年進行了電磁彈射、制動和回收以及系統(tǒng)性能和電磁輻射試驗。
    20世紀(jì)90年代，美國海軍在設(shè)計下一代航母（CVN-21）時提出了全電軍艦的概念，要求艦上不再采用蒸汽、液壓等機械手段，其中最重要的技術(shù)革新就是電磁彈射器取代蒸汽彈射器，并在論證CVN-21方案過程中，正式確定研制航母電磁飛機彈射系統(tǒng)。
    EMALS的彈射電動機通過電力系統(tǒng)輸電，可生成一個同彈射系統(tǒng)的往復(fù)車相互作用的電磁力，在電磁力作用下，往復(fù)車將攜掛飛機沿彈射沖程加速至起飛速度；控制系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控EMALS全系統(tǒng)性能，是EMALS的關(guān)鍵信息處理模塊，該系統(tǒng)能夠根據(jù)飛機、環(huán)境和彈射系統(tǒng)的參數(shù)變化實施調(diào)控，同時還擔(dān)負報警任務(wù)。
    2004年4月2日，經(jīng)過方案評估，美國海軍選擇了通用原子公司設(shè)計方案，后續(xù)經(jīng)過一系列大量的實際尺寸的樣機試驗，于2009年6月正式?jīng)Q定在福特級航母上安裝電磁彈射系統(tǒng)，并授予通用原子公司研制合同。目前，通用原子公司也已獲得第二艘福特級航母電磁彈射系統(tǒng)建造合同，首艘福特級航母“福特”號即將交付。
    配有電磁彈射系統(tǒng)的“福特”號航母，日出動艦載機可達到300余架次，相比尼米茲級提高了25%
    比起航母艦載機的其他起飛方式來說電磁彈射的優(yōu)越性更為突出。
    一是能量幅度更寬。電磁彈射裝置比蒸汽彈射裝置的最大能量幅度高出20%，可以容納以更快速度起飛的重型飛機，而其細微精確的控制，使得EMALS又能夠同時彈射較小、較輕的航空飛行器（如無人機），擴大了航母搭載不同機型的能力，很大程度上擴展了現(xiàn)役航母的作戰(zhàn)能力。
    二是彈射性能穩(wěn)定。相比蒸汽彈射器，電磁彈射擁有先進的反饋和閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠使得任何一次彈射加速度峰平比更加恒定、末速度變化范圍更小。
    同時，電磁彈射裝置提高了可用性、可靠性，并降低了運行與維護費用。
    另外，相比蒸汽彈射系統(tǒng)，EMALS重量明顯減輕，體積更小，減少了對艦上大量液壓油、淡水和蒸汽等輔助設(shè)備的需求，各組成部分的布局更加靈活，能最大限度地優(yōu)化航母內(nèi)部布置，增加了航母設(shè)計靈活性，潛在地提升了航母的生存能力。
    美國即將服役裝配有EMALS的“福特”號航母，其日出動艦載機可達到270—310架次，相比尼米茲級提高了25%，未來美國海軍11艘福特級航母的作戰(zhàn)能力相當(dāng)于13.75艘尼米茲級航母，而EMALS的裝配就是其中最主要的核心影響因子，其對航母戰(zhàn)斗力的提升足以對作戰(zhàn)對手產(chǎn)生巨大的震懾作用。
    （作者單位：海軍裝備研究院）