这期意图客的*模摄影作品中,两架蓄势待发的帅气F-18舰载机其实只是群众演员,让我们来聚焦一下它们身下的那块神奇的“大板”,它才是我们今天的"SuperStar"。
相比在一线作战的舰载机,航母弹射器很容易被忽视,然而它却能将满载弹药重达20多吨的舰载机像纸飞机一样掷出去,是航母发挥最大威力的保障。目前会造核武器的国家不少,但会造、会用航母弹射器的仍然只有美国一家,今天就来讲讲弹射器背后的故事。
▲弹射起飞的海象,这种弹射器更象是弩机
当飞机与海上巨兽战舰结合时,就有了弹射器的需求,在满是炮塔,局促的战舰上,飞机很难从容加速起飞,因此各海*强国就想出了五花八门的弹射方式推飞机一把。
▲这种火箭弹射器,肯定会让飓风战斗机上的飞机员血脉喷张
二战时,航空母舰君临大洋,成为海上霸主,当时的活塞式舰载机相对来说机身小而轻,航母的直通甲板足以让它们从容起飞,因此弹射器在二战的激烈战火中没有太大的用武之地。
▲二战时期挤满舰载机的美国海*航空母舰甲板
战后,航空技术迈入了喷气时代,喷气式舰载机的体积和重量大了许多,这样一来,航母的尺寸也是越造越大,但航母的甲板空间毕竟有限,不可能让喷气式舰载机直接起飞。作为海*传统强国,英国为世界贡献了两个解决方案。
▲从滑跃甲板上起飞的鹞式舰载机
一种是滑跃式甲板方案:滑跃式甲板可以保证飞机从12°左右的滑跃式甲板起飞,将一部分向前的动力转化为上升力,从而减少飞机起飞时的滑跑距离。这种方式适用于中小型航母。优点是简单有效,缺点是必须限制舰载机的起飞重量,舰载机的出动效率也相对较低,让飞机玩滑板,对飞行员的技术要求也更高。
▲从航母上弹射起飞的F-18舰载机
另一种是蒸气弹射方案:年,英国柯林·米切尔中校(ColinC.Mitchell)最先提出了利用航母蒸气轮机的蒸气动能弹射飞机的想法,最终美国人给自己的航母装上了蒸气弹射器。
▲蒸汽弹射器的原理
蒸汽弹射器的基本原理很简单,就是将蒸汽压力转化为对飞机的推力,蒸气弹射器的管线铺设于飞行甲板下,并在甲板的沟槽上连结一个滑块,将舰载机的前轮勾住滑块,当蒸气产生的强大推力把滑块像炮弹一样发射出去时,滑块的推力将传送给舰载机,本已加足马力的舰载机就能有足够的推力顺利起飞。
▲弹射起飞的美国海*尼米兹号航母和滑跃起飞的英国海*皇家方舟号号航母同框
蒸汽弹射器的优点很多,它可以使航母搭载个头更大的舰载机,或是使舰载机装载更多的弹药,固定翼舰载预警机自然也不在话下。而且平整的甲板,不使用弹射器时可以停飞机,便于充分利用宝贵的甲板空间。相较于滑跃起飞,弹射起飞的效率也高,对飞行员的操控要求也相对较低,油门踩到低,走你!
这次拍摄的弹射器甲板模型取材于美国海*核动力航空母舰尼米兹号(USSNimitzCVN-68)。尼米兹号于年5月正式服役,其舰名承袭自二战时将整个日本海*从太平洋上抹掉的美国海*五星上将契斯特·尼米兹。至今这艘航母仍是美国海*的现役主力,全长多米,满载排水量达10万吨的它,也是迄今为止世界上最大的*舰之一。尼米兹号航空母舰上配有4部C-13-1型蒸汽弹射器,每20秒就能弹射起飞一架舰载机。
▲美国海*尼米兹号航空母舰
尼米兹号航母自年服役以来,每天都要进行约30次舰载机弹射。年9月25日,在尼米兹号航母甲板上,一架F/A-18E超级大*蜂借助弹射器咆哮起飞,这次弹射具有特殊的意义,因为这是尼米兹号航母2号弹射器的第10万次弹射。而早在年10月7日,尼米兹号航母的1号弹射器便已先行创下了10万次弹射的纪录。
▲蒸气弹射器的内部细节
尼米兹号航母的舰载机弹射和回收设备(ALRE)主管加布里埃尔·昆林表示,二号弹射器达到这个里程碑,对于每天在航母上辛勤工作的团队成员来说,是令人兴奋的,因为这10万次成功弹射的背后凝结着他们的非凡付出和巨大努力。
▲美国海*航空母舰上穿绿色制服的就是负责控制、维护弹射器和阻拦装置的人员
昆林的团队要确保舰上的弹射器随时做好安全运行的准备,他们在每次弹射之前和弹射之后都要进行检查,此外,几乎每天、每周、每月都要进行例行维护,工作相当繁重。
蒸气弹射器是一个非常复杂的系统工程,包括:起飞系统、蒸汽系统、归位系统、液压系统、预力系统、润滑系统、控制系统等,因此无论是制造还是维护都是成本相当高的,而且需要占用航母大量内部空间。
蒸气弹射器一次弹射就要消耗多公斤的蒸汽和1吨左右的缓冲淡水,每次弹射前航母就要早早的开始烧开水做准备,而蒸汽在弹射后就浪费掉了,美国人曾经考虑过用蒸汽冷凝装置来回收蒸气,但实在体积和效率不成比例而放弃。如果航母以每分钟1架的速度进行紧急弹射起飞,连续弹射8架飞机之后,航母锅炉蒸汽压力、动力和航速都会大幅下降。
▲美国海*陆基电磁弹射器测试场
因此蒸气弹射被更为先进的电磁弹射所取代是必然的趋势。美国海*最新入役的福特号核动力航空母舰上安装的就是新型电磁弹射器。
▲电磁弹射器结构图
电磁弹射器的的基本原理和磁悬浮列车一样,相较于蒸气弹射器,它重量轻、体积小、成本低,而且安装起来也相对简单。给电磁弹射器充电只需要几分钟,不需要像蒸气弹射器一样烧半天开水(“敌机都快到面前了,我们的飞机怎么还没有起飞迎敌!?”“报告舰长!我们还在烧开水!”),这在发生紧急情况需要迅速反应时,优势就非常大了。
▲海试中的美国海*福特号航空母舰
电磁弹射器还有一大好处就是可以精确的控制弹力的输出量,美国的电磁弹射器弹射速度在每秒28米到米之间,中间没有档段,这样一来弹射器就可以根据不同舰载机的起飞重量和任务需要的载弹量来量身定“弹”,你要怎么弹就怎么弹。而传统蒸汽弹射器就比较“简单粗暴”,只有几个力度档位,舰载机的重量和载弹量反过来要根据弹射器的心情来设计,否则弹力太大飞机就被弹散架了,弹力太轻飞机就掉海里了。
▲安装弹射器的国产航母假想图
我们中国已经投入现役的辽宁号航母和正在建造的首艘国产航母采用的都是滑跃甲板起飞方式,非常希望能早日看到安装弹射器的国产航母能驰骋大洋。更有传闻说中国可能直接跳过蒸气弹射器,一跃进入电磁弹射时代,这无疑是令人振奋的消息,但是就此说中国海*能够赶超美国海*了,实在还是为时过早。
通过研究这块弹射甲板模型和美国海*弹射技术背后的故事,感触最深的倒并不是美国海*的硬件装备有多牛,而是那10万次成功弹射的经验着实令人震撼,或许我们可以在硬件上突飞猛进,但那10万次的弹射经验是浮躁不出来的,是绕不开、超不了的,航母就要一次一次踏踏实实地弹,人生也要一步一步踏踏实实地走。
感谢好友模界收藏家让我拍摄这款1/72比例“气势恢宏”的航母弹射甲板地台。它由四块拼成,宽0.5米,长0.7米,还原的是尼米兹号航母舰首的3号和4号蒸气弹射器的部分区域。
这款地台做得很用心,甲板上的个系留孔都是用蚀刻片制成,最重要的弹射器也是用精致的蚀刻片还原,导流板,支撑杆,冷却管路和弹射滑块都是用3D打印的树脂件做的。
希望大家喜欢本期意图客模型魅影和大家分享的图文,下期再见。
▲本期意图客原创摄影作品使用佳能红百微镜头拍摄
意图客