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滑跃还是弹射——滑跃起飞与弹射起飞之比较

2012-10-1 08:25| 发布者: 新闻速递| 查看: 1009| 评论: 0|来自: tom

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滑跃还是弹射——滑跃起飞与弹射起飞之比较

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对 于现代航母来说,主要有滑跃起飞、弹射起飞和垂直起飞三种方式起飞舰载机。但垂直起飞仅限于直升机和极少的固定翼垂直起降飞机,并不适合绝大多数的舰载 机,所以不是主流的起飞方式。当前,主流的航母舰载机(主要指固定翼,下同)起飞主要是滑跃起飞和弹射起飞两种(当前弹射主要是蒸汽弹射,电磁弹射还未使 用。所以本文不加讨论)。
    究竟采用弹射还是滑跃,是一个争论不休的问题。滑跃和弹射各有自己独特的优点,也有不可避免的缺点,本文将试着从以下几个方面多亏滑跃和弹射俩种舰载机的起飞方式作一下比较。
    (1)、 对舰体的影响。滑跃甲板只是单纯的一块末端带有一定上翘角度的甲板,本身无需各种附属装备,所以结构重量和普通甲板一致。当然,作为起飞甲板在强度上必须 加以加强,但为此付出的重量代价却远不及弹射起飞所带来的重量增加。所以滑跃甲板是一种结构简单、重量较轻,对舰体不良影响较小的结构。
    而 蒸汽弹射就复杂的多。虽然弹射器本身只是一个汽缸加活塞,但支持它的确实一个庞大的体系。美国的C-13型弹射器总重500余吨,较高的安装位置会给航母 的稳定性带来一定的不良影响。另外,蒸汽弹射器需要大量的管道线路,也进一步增加航母内部的复杂程度,给航母带来负面影响。
    就防护性而言,安装了蒸汽弹射器的航母防护性比不上普通的滑跃甲板航母。弹射器需要在航母甲板上开一个近百米长的口子,这无疑会降低航母甲板的强度,在战时统一造成战损,从而影响航母的使用。
    (2)、 对航母动力的影响。滑跃甲板会给飞机在滑跃末端一个上抛来增加飞机起飞的升力,这与航母本身的动力没什么关系,所以使用滑跃起飞不会额外造成航母动力的浪 费。当然,为了舰载机起降,航母一般会选择高速逆风航行来提高甲板风以增加飞机的相当飞行速度,增加安全性,这会对航母有所影响。但无论是滑跃还是弹射起 飞,航母都会这样做,所以这不能成为两种起飞方式比较优劣的论据。
    而弹射起飞对航母的动力要求较高。因为弹射的动力是高温高压蒸汽,而这 些蒸汽是由主机锅炉产生的,所以使用蒸汽弹射无疑会降低航母的输出功率。美国的“尼米兹”级航母的弹射器若以一分钟每架的速度连续弹射8架,会使航母的功 率在短时间内下降32%,可见弹射对动力的消耗之大。
    弹射对动力还有一个影响体现在对动力装置的选择上。为满足弹射所需要的蒸汽,所以必 须采用安装锅炉的蒸汽轮机或核动力反应堆。蒸汽轮机和核动力虽然在功率上能满足要求,但存在着体积大、重量大、热效率低、启动慢、加减速性差、备机时间长 的缺陷。所以对航母本身也有一定的限制。而滑跃起飞由于不需要弹射用的蒸汽,所以在动力装置上的顾虑较小,选择的余地更大。
    (3)、人员 安排差异。与滑跃起飞相比,弹射起飞必须增加一批弹射器的控制人员和维护人员。4个弹射器共需要500余人。由于弹射器是弹射起飞航母战斗力发挥的关键, 所以这组人员对航母的作用可想而知。但是,弹射器使用复杂,检修任务也相当的繁重。美国的C-11-2型弹射器每弹射500次就要海上停飞,由随舰人员进 行检修1-2天,而且日常航行中对其检查和维修也是相当繁重的 。使用弹射器的航母,在人员安排上比滑跃起飞的航母更加复杂。
    (4)、使 用上的差异。前面说过,滑跃甲板只是一条强力甲板,本身没有各种辅助机械设备等,所以在使用上不用考虑其他附属设备的运行及保障。而弹射起飞中,弹射器本 身就是一个复杂的机械设备,因而在使用是要考虑设备的老化、磨损以及故障等对设备的影响,在使用和维护上都比较复杂。另外,弹射器的各种蒸汽管道等附属部 件的保养和维护也比较麻烦。另外,弹射起飞的限制也远比滑跃起飞要大。不仅有前面提到的对航母动力以及蒸汽的要求,还有对舰船制淡能力的要求。弹射起飞一 次消耗淡水1.5—2吨(包括缓冲用水),而且这些淡水在使用后除了一部分被回收外,基本上被排出,所以对淡水的使用量极大,对航母的制淡能力提出了较高 的要求。而这些限制条件在采用滑跃起飞的航母上四没有的。
    除此之外,还有对环境适应性的要求,由于弹射需要极大的淡水和蒸汽,所以在严寒 条件下会限制其使用。苏联蒸汽弹射器一直没有投入使用的原因之一便是淡水和蒸汽的结冰问题。苏联主要的大型深水港位于高纬度地区,气候极其寒冷。所以在高 纬度地区进行试验时弹射器结冰问题十分严重而且一直没有得到解决,所以苏联不得不最终放弃了弹射起飞的方式。当然,苏联放弃弹射起飞还有美国的误导以及工 业水平的因素,但其对温度的要求也是不可忽视的一个方面。今天我们在批评滑跃起飞的起飞重量限制和弹射的优点时,却往往忽略了弹射器在使用上的诸多限制。
    (5)、作战使用中的对比。说起蒸汽弹射器,人们会想到其弹射重量大,对飞机性能要求小、起飞效率高、使用安全等优点,但是,除了弹射重量大、飞机任务载荷高、对飞机性能要求低外,在其他方面与滑跃甲板相比并没有太大的优势,相反,在有些方面限制更大。
    也许有人认为大型航母上有四个弹射器,就相当于四条跑道,可以同时起飞四架飞机,这是仅在舰首设一个到两个起飞点的滑跃甲板难以比拟的,所以使用弹射器的航母在出动频率上占优势。但是这种观点却忽视了弹射器在使用上的要求和限制。
众 所周知,使用斜面角甲板使在航母同时进行起飞和降落作业成为可能,而美国航母上的4个弹射器中有两个位于降落区,所以在有飞机降落时这两个是不能使用的。 在同时进行起飞和降落作业时最多只能在舰首的2个起飞点可以进行起飞准备,这于在舰首采用两个起飞点 的滑跃甲板无疑。
    即便物飞机降 落,4个弹射器全部处于可用状态,航母也不会同时弹射4架飞机。原因很简单,一是弹射器对航母蒸汽的要求太大,二是受弹射器本身使用寿命的限制。航母的弹 射器没500次就要海上停飞检查1--2天,每2500次就要返港由技术人员更换,每6000次要更换为新的备用弹射器,而检修一个换下来的弹射器要花6 个月的时间来维修。可见其较贵程度。因此航母的弹射器在平时很少使用,仅每3天为飞行员提供一次起飞训练,以确保飞行员的技术水平。所以航母的弹射器不会 同时使用,一般是按确定的顺序依次由每个弹射器进行弹射,起飞频率病不像想想的那么高。
    即便轮流使用,每个弹射器的连续使用时间也有一定 的间隔。以美国航母为例,若4个弹射器都使用,,弹射器的使用间隔为1分钟(昼)、4分钟(夜),所以使用4个通道的美国航母起飞20架飞机所用的时间为 25分钟。在这方面,它还不及英国的轻型航母。采用滑跃甲板的英国航母仅有一条起飞跑道,但在采用滑跑方式列队起飞的“海鹞”式飞机时,起飞全部的6架飞 机所用的时间也不过仅仅数分钟,和美国的大型航母相差无几。
    弹射起飞在使用上也不及滑跃起飞灵活。弹射的位置固定,弹射长度也固定,而且 某个弹射器供某种载机使用,搭配也比较固定。而滑跃起飞就相对限制较少,根据飞机的起降性能和载荷可选择不同的起飞位置和距离。例如,在甲板风为0的情况 下,小于28吨的苏-33打开加力使用滑跃甲板可以用105米起飞;甲板风为22节时,如果重量不大于24.5吨,则可不开加力用105米起飞;即便是 33吨时,也可以使用190米的滑跃甲板起飞。所以滑跃甲板对飞机的搭配和具体使用较为灵活。
    美国的蒸汽弹射器在刚弹射的瞬间加速度为 5-6G,可产生极高的加速度,而后半段蒸汽仅仅用于对活塞做功,而对飞机的加速贡献不是很大。美国的F—18飞行员调侃说弹射器的后段加速还不如飞机发 动机的加速。可以看出,弹射器在工作过程中前后的差别,这种差别对飞机和飞行员都带来一定的不利影响。而滑跃甲板本身则相当于用前部上翘手段来延长的飞机 跑道,整个起飞于陆地相似,对飞机和飞行员的影响极小。另外,弹射起飞后,会把一部分蒸汽泄露出去,高温蒸汽给甲板人员和后续飞行人员以不利的影响。
    但 是弹射起飞有一个滑跃起飞难以比拟的优势:可以起飞重量大、起降性能差的战机。美国的C—13系列弹射器可以弹射40吨的飞机,而且像C—2A、E—2C 等加速性能差的螺旋桨飞机也可以顺利的起飞。这是滑跃甲板目前难以做到的。借助于优秀的气动设计,苏—33可以在轻载时轻松地滑跃起飞,但在重载时起飞限 制则较多,这限制了其作战潜力的发挥。安—71、苏—25等起降性能差的飞机要起飞就更难了。所以苏、俄航母上至今也没有搭载固定翼预警机,战斗力大打折 扣,这也是滑跃起飞难以取代弹射起飞的最重要的理由。
    弹射起飞还有一个好处是可以节省飞机燃油。由于起飞阶段由弹射器加速到起飞速度,所以舰载机不需要打开加力。而滑跃起飞则要在飞机起飞前就打开最大加力,相比浪费燃油较多。这对于本来就要限制燃油量的舰载机来说是极其不利的,直接减少了其留空时间和作战半径。
    (6)、 前景。综合前面对比,可以看出滑跃起飞对于舰载机本身要求较高,而在本身的结构、重量、防护能力、对于舰体和动力的影响、人员的安排使用复杂程度、可维护 性、使用的灵活行、安全性等方面占优势。弹射起飞则更注重重量大、起飞性能差的飞机起飞,更注重作战能力的提高。可以说,这两者将会在一段时间内并存下 去,在不同的使用国家和使用环境中发挥自己的优势作用。
    另外,从飞机的发展来说,三代机由于重视低空亚音速机动性能和格斗性能,所以有较 高的气动性能,而且多采用推重比为8一级的涡扇发动机,整机的作战推重比也接近和超出1,所以有较好的短距起降能力,这也是滑跃起飞能实现的重要因素之 一。而下一代作战飞机的短距起降能力则更为突出。像欧洲的EF—2000就采用了推重比为10一级的涡扇发动机,接助于大量复合材料的使用、优良的启动设 计和精良的电子及飞控系统,EF—2000在外挂6吨时可以不满300米起飞!因此,应对于这种战机发展趋势,结构简单、操作和维护方便、各项费用小的滑 跃起飞应该是为了舰载机起飞的主流。
    至于美国下一代航母所采用的点菜弹射,个人认为除了个别国家外,不会成为世界航母发展的必然选择。虽 然相当于蒸汽弹射有重量轻、操作简单能量可调的优点,但也面临着高效储能器研制困难,高温下磁性材料退磁以及所产生的强磁场对飞机及航母电子设备的干扰问 题。所以在应用上会有不少的麻烦,而且技术或者费用也不是各个想拥有航母的国家所能掌握的。或许,未来的航母会安装1—2部弹射器来弹射重量大、起降性能 差的预警机或者重型攻击机,而大多数战斗机和轻型攻击机则由前端的滑跃甲板起飞。
    其实,采用何种方式起飞,决定性因素还是国力和作战需求,脱离这个背景去单纯比较何种方式优越意义不大。可以想像,未来各国的航母必然会采用不同的舰载机起飞方式,对此,我们不能单纯的去指手画脚,毕竟,适合的才是最好的。
(全文完)

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