【簡介：】航空母艦彈射器

航母彈射器 [英] the catapult for aircraft carrier

1 航空母艦彈射器介紹

重型飛機要想從航空母艦上起飛，必須有蒸汽彈射器。在飛機起飛前，由位持器鋼圈把

航空母艦彈射器
航母彈射器 [英] the catapult for aircraft carrier
1 航空母艦彈射器介紹
重型飛機要想從航空母艦上起飛，必須有蒸汽彈射器。在飛機起飛前，由位持器鋼圈把尾部扣在一個堅固點上，飛機前輪附近的牽引桿垂落到一個“滑梭”內(nèi)，滑梭以掛鉤鉤住飛機?；笫钦羝麖椛淦魑ㄒ宦对陲w行甲板上的零件。飛機前面的甲板下，有兩個平行圓筒，每個至少長45米，筒中的活塞與所有滑梭相連。蒸汽由母艦上的鍋爐輸出，增壓后輸入滑梭。飛機起飛時開足馬力，但被位持器扣住。蒸汽彈射器一啟動，飛機引擎的動力加上蒸汽壓力，使鋼圈斷開，飛機前沖，在45米距離內(nèi)達到時速250千米。飛機彈射起飛脫離滑梭后，活塞前端的注管就落入水池，在幾米的距離內(nèi)停頓，滑梭移回原位，推動另一架飛機起飛。母艦上每個蒸汽彈射器每分鐘可推動兩架飛機起飛。通常航空母艦最多裝設4個蒸汽彈射器。

要構件包括三部分：
（1）彈射器做動系統(tǒng)：開塞筒體、活塞環(huán)、引出牽引部分、U型密封條、導氣管、模度氣動閥門、排氣閥、安全閥、測距儀、壓力傳感器。

（2）彈射器附屬系統(tǒng)：海水淡化設備、貯水池、高壓水泵、鍋爐、加熱裝置。
（3）彈射器控制系統(tǒng)和導流板。
下面，具體介紹如下：
一、海水淡化設備及貯水池
航母即使沒有彈射器(如采用滑躍起飛的)，也有海水淡化設備及貯水池，因為生活用水、機器用水也需要淡水，從陸地上補給淡水只是一些近海防衛(wèi)型護衛(wèi)艦的辦法。有了海水淡化裝置，軍艦遠洋作戰(zhàn)能力大大增強，對補給依賴低，而航母是遠洋型軍艦，不能沒有海水淡化裝置。有彈射器的航母，不僅生活淡水消耗量大，而且彈射器消耗量更大，根據(jù)美軍記錄：每起飛一架飛機，約消耗1噸淡水。目前，海水淡化技術比較成功的有低壓蒸餾及膜透法。其中膜透法已廣泛用于民用海水淡化水廠。當然，有了淡化設備還必須有貯水池，用于貯備淡水。

二、高壓水泵、鍋爐和加熱裝置
高壓水泵的用途是把淡水從貯水池中抽入鍋爐，以抵消釋放蒸汽而消耗的淡水。由于鍋爐在使用時壓力很高，高壓水泵必須有很高的壓力才能把水補充進去，所以高壓水泵不僅要有強大的動力以形成很高的壓強，而且要有很高的抗壓性，對軋鋼和焊接工藝提出很高的要求。高壓水泵是根據(jù)鍋爐內(nèi)淡水量的多少自動補充的，不過早期的是手動控制的，顯得比較落后。

鍋爐是提供蒸汽的設備，實際上鍋爐就是一個儲能裝置，民用的鍋爐比較多，航母用的鍋爐原理上與民用沒什么區(qū)別，但航母的鍋爐更大、耐壓性能更高，安全標準更高。即使如此，美國與英國航母還是發(fā)生過鍋爐爆炸和燙死人的事故。高壓鍋爐對水質(zhì)的要求也高，高鹽、高硬度的海水根本不能進入鍋爐。鍋爐工作時要消耗大量蒸汽，如果以最小間隔進行彈射，需要消耗航母鍋爐20%的蒸汽。

加熱裝置很多，美國現(xiàn)役核動力航母都是利用反應堆加熱，以保證其有足夠的能量釋放給彈射器。加熱裝置也是受控的，但在戰(zhàn)爭時期鍋爐是不能熄火的，以保證緊急情況下隨時起飛飛機。不能熄火，就意味著鍋爐隨時消耗大量的能源，如果是常規(guī)動力航母，其燃料費用十分巨大。美軍之所以發(fā)展核動力航母，也是為了在經(jīng)濟上節(jié)省能源開支，畢竟從長期來看，核動力運行成本較便宜。

三、開塞筒體、活塞、引出牽引部分和U型密封條
航母所用的彈射器早期采用閉塞，不過需要一個非常長的動力傳動桿把蒸汽能量傳給需起飛的飛機，由于幾十米長（近百米）的傳動桿中間無支點，導致存在傳動桿下垂現(xiàn)象，而且會經(jīng)常把傳動桿頂彎的事故發(fā)生。后來工程技術人員把傳動桿推力改為拉力起飛，解決了這個問題，但發(fā)現(xiàn)活塞與傳動桿連在一起重量實在太重（大部分重量是傳動桿），由于起飛時間短，蒸汽做功很大一部分都消耗在做在了活塞與傳動桿上，而且停止時還必須用緩沖器。后來工程技術人員采用活塞開口，活塞環(huán)的動能直接從開口處把能量傳出去，由于取消了傳動桿，大大減少了重量，也同時提高了效率，可以毫不夸張地說：這是一場彈射器的**，這種方法一直沿用至今。

2 航空母艦彈射器介紹
當然，由于采用了開塞筒，其開口對稱的筒壁就需要相應加厚，否則在蒸汽的高壓下，開口處會增大，導致密封不緊、蒸汽外泄。實際上，除對稱筒壁加厚外，開塞筒外壁也要加固。

由于采用了開塞筒，最大的麻煩是活塞的密封刀經(jīng)過開口時的密封問題。其實，彈射器活塞與普通活塞沒什么兩樣，不過彈射器上的活塞較長一點，一是增強其穩(wěn)定性，二是由于密封刀必須非常薄，而推力又比較大，所以只有增加密封刀寬度才能解決問題，而密封刀寬度增加了，活塞也需加長一點。不過，雖然活塞長了，重量并不增加多少，原因是其中間是空的（并非完全空，還有部分鋼構），而且活塞為雙向密封的。

引出牽引部分是通過密封刀與外部件連接起來的，但彈射器最大的麻煩之處就在于密封刀與U型密封條的結合處。由于密封刀經(jīng)過時必須把U型密封條在接口處頂開，頂開后與密封刀接縫處肯定會泄漏蒸汽，如果U型密封條的密封力很大，密封效果肯定很好，但密封刀阻力也會越大，U型密封條磨損也就越快，所以為了很好地解決密封、運行阻力及U型密封條磨損問題，美國率先采用了“高壓細流水密封技術”解決了這個問題。雖然還會有些蒸汽外泄，但密封刀的磨擦阻力與U型密封條磨損率已經(jīng)大大降低。不過，不要認為這樣就完美了，U型密封條磨損仍然是困擾彈射器的最大心病，日常維護與檢修都相當麻煩，雖然一直在不斷改進材質(zhì)及采用新技術，但至今仍不能令人滿意，美軍對此意見很大。

四、導氣管、模度氣動閥門、排氣閥和安全閥
導氣管是把鍋爐里的蒸汽導入彈射器，以迫使彈射器工作。模度氣動閥門的作用是控制蒸汽進入的速度。由于氣動模度閥門有開關迅速及開度易控制的特點，所以氣動模度閥門可以控制蒸汽壓力而達到控制彈射器的目的。排氣閥作用是把活塞筒內(nèi)的蒸汽排出去。安全閥是為了防止彈射器筒體內(nèi)壓力過高而采用的保護設備。

五、測距儀、壓力傳感器及控制系統(tǒng)
安裝在彈射器上的測距儀可以精確地測出彈射器位置及彈射器的速度，而兩側(cè)的壓力傳感器可精確地讀出彈射器內(nèi)的壓力，這些數(shù)據(jù)以極快的速度送入智能控制處理器（相當于PLC）。智能控制器處理這些數(shù)據(jù)后，準確控制氣動模度閥門，從而達到起飛飛機的目的，也能通過控制氣動閥門使彈射器返回原來位置。

彈射器還裝有其它儀表，如鍋爐水位計、溫度計、壓力傳感器等，這些都要由智能控制器總體控制、統(tǒng)一管理，這樣才能使彈射器效率大大提高。

六、燃氣導流板
在彈射前，艦載機的噴氣發(fā)動機已經(jīng)全速運轉(zhuǎn)，會向后噴射出高溫高速燃氣流，對后面的人員和器材危害甚大。這時，彈射器后方張起的擋板可使燃氣流向上偏轉(zhuǎn)，不會噴向后面甲板，這些擋板叫“偏流板”或“燃氣導流板”。一般來講，每個彈射器后面有一組共3塊燃氣導流板。當單發(fā)飛機起降時張開正中一塊；當雙發(fā)飛機起降時三塊都張開。為降低燃氣流的灼熱溫度，燃氣導流板后面都裝有供冷卻水循環(huán)流動的格狀水管。燃氣導流板要求耐高溫、耐沖擊，能經(jīng)受忽冷忽熱和飛機降落時的強大沖擊力，加工制造難度很大。

七、其他設備
其實，不要以為以上這些就是航母彈射器的全部設備，實際上還有彈射器固定裝置、降溫裝置、專用維修工具和專用維修通道等。為了保證彈射器正常運行，航母上每天有數(shù)十人（至少40-50人）為運行、維護和保養(yǎng)彈射器而忙碌不已。