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蒸汽彈射!陸2號國產航母 還沒下水就落後了?

2017-07-20 09:00:00 聯合報 記者汪莉絹/綜合報導

大陸軍方傳出在華北一處地方試驗航母電磁彈射艦載機「殲-15」成功,不過最新訊息顯...
大陸軍方傳出在華北一處地方試驗航母電磁彈射艦載機「殲-15」成功,不過最新訊息顯示自製航母002號將使用蒸汽彈射,圖為使用滑躍起飛的遼寧號航母。 中新社資料照
大陸首艘自製航母001A型下水後,第二艘自製航母002型的建造進度和裝備,受外界關注。近期有消息稱,大陸002型航母將配置4部蒸汽彈射器,而非美國「福特號」航母採用的電磁彈射器。

有航母國家 僅美「福特號」裝電磁彈射器

美國軍事專家評論說,002型航母還沒下水就已經落後了。大陸軍事專家李杰則反駁稱,「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。」

大陸第二艘自製航母002型的模擬圖。 圖/取自新浪軍事
大陸第二艘自製航母002型的模擬圖。 圖/取自新浪軍事

李杰接受科技日報訪談指出,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3劣勢…彈射1架 需耗1噸淡水

艦載機蒸汽彈射器。 圖/取自百度百科
艦載機蒸汽彈射器。 圖/取自百度百科

他指出,蒸汽彈射技術的劣勢主要表現在三方面: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。相比之下,電磁彈射器的構成組件就很少,體積只有425立方公尺,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人來運行和維護蒸汽彈射器;同時,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,就需消耗一噸淡水。

全世界最大的核動力航母…美國尼米茲號,每彈射一架艦載機,就需消耗一噸淡水。 圖/...
全世界最大的核動力航母…美國尼米茲號,每彈射一架艦載機,就需消耗一噸淡水。 圖/美國聯邦海軍提供

二是蒸汽彈射器輸出功率遠不及電磁彈射器,不利於艦載機在較短距離內快速彈射起飛。理論與實踐都顯示: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10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,不僅大幅延長飛機和零件的結構壽命,且降低對飛行員身體承受能力的要求。

電磁風險高 30多年試驗問題不斷

研製中的電磁彈射系統。 圖/取自百度百科
研製中的電磁彈射系統。 圖/取自百度百科

儘管如此,李杰認為,電磁彈射器雖然優點很多,但蒸汽彈射器可靠性較高。他指出,電磁彈射器的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10年時間,而電磁彈射器則用了30多年。

李杰表示,過去30多年來,電磁彈射器研發計畫問題不斷,試驗頻出故障。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發生事故,造成系統硬體損傷,並使計畫延後兩個月。美國個別議員甚至擔心,電磁彈射技術的風險超過它的優勢。

李杰說,蒸汽彈射器已使用半個多世紀,高可靠性早已獲專家認可。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,很難斷言它是否安全可靠。大陸002型航母採用蒸汽彈射器,正是出於這方面的考慮。

蒸汽較可靠 專家:電磁非一蹴而就

大陸疑似第二艘自製航母的設計方案圖。 圖/取自新浪軍事
大陸疑似第二艘自製航母的設計方案圖。 圖/取自新浪軍事

大陸內部也有兩派意見,有人支持蒸汽彈射器,也有人支持電磁彈射器。前者認為,以航母發展經驗來看,使用蒸汽彈射器,是中國大陸必須經歷的過程;而支持直接使用電磁彈射器的一方,則認為蒸汽彈射器已過時,沒必要投入資源在已落後的設備上,不僅浪費資源,且還可能喪失戰略機遇期。

大陸媒體曾披露,大陸自主研發電磁彈射器,已開始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,電磁彈射器都已獲驗證,接下來要解決的就是電磁彈射器的可靠性問題。而有「大陸電磁彈射器之父」稱號的馬偉明信心十足地表示,「中國電磁彈射技術上航母完全沒有問題,這項技術甚至領先美國。」

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

美國「福特號」航母除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...
美國「福特號」航母除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。 法新社

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、重量也有新要求。

電磁彈射用電量驚人 輻射傷害人體

再者,電磁彈射器用電量驚人,對常規動力航母是個巨大的挑戰。李杰指出,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、鐳射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,如何遮罩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。

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