真空式飛機(jī)彈射器

江村++曾慧++鐘妤

【摘 要】為了降低飛機(jī)彈射器的制造安裝和使用維護(hù)成本，發(fā)明了一種真空式飛機(jī)彈射器。該種真空式飛機(jī)彈射器采用民用技術(shù)，不但性能安全可靠，而且制造安裝和使用維護(hù)費(fèi)用費(fèi)用低廉。從而解決了目前使用的蒸汽彈射器或正在準(zhǔn)備使用的電磁彈射器技術(shù)要求高、制造安裝和使用維護(hù)成本高昂的問題。真空式飛機(jī)彈射器的技術(shù)特征是：將卷揚(yáng)機(jī)所做功的能量?jī)?chǔ)存于無窮無盡的大氣之中，節(jié)省了蒸汽彈射器或電磁彈射器的關(guān)鍵設(shè)備——蓄能器，并且可以在短暫的時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)存在大氣中的能量快速均勻地釋放出來，從而達(dá)到彈射飛機(jī)的目的。

【關(guān)鍵詞】彈射器 飛機(jī) 航母 卷揚(yáng)機(jī) 真空管 活塞

【Abstract】 In order to reduce the manufacture of aircraft catapult installation and maintenance cost， the invention of a vacuum type aircraft catapult. The vacuum type aircraft catapult the civil technology， not only safe and reliable performance and manufacturing installation and maintenance costs low. To solve the steam catapult currently in use or are ready to use electromagnetic catapult technology requirements high， manufacture， installation and maintenance of the use of the high cost of. The technical characteristics of vacuum type aircraft catapult is： will hoist acting energy storage in the atmosphere of the endless， saves the key equipment of the steam catapult or electromagnetic catapult， accumulator， and can in a short period of time will be stored energy in the atmosphere are the release of uniform， so as to achieve the purpose of aircraft ejection.

【Key words】 catapult； aircraft； aircraft carrier； winches； vacuum tubes； piston

飛機(jī)彈射器是航母上最重要的設(shè)施之一，有彈射器航母的?？兆鲬?zhàn)能力要大為提高。飛機(jī)彈射器也稱為飛機(jī)助飛彈射器，在飛機(jī)被發(fā)明的時(shí)候就已經(jīng)出現(xiàn)，至今達(dá)100多年了。和萊特兄弟同期的蘭利，首先利用彈簧和滑道進(jìn)行助飛，而萊特兄弟則利用落重彈射器成功進(jìn)行了動(dòng)力飛行。飛機(jī)彈射器發(fā)展至今，嘗試過的彈射器的種類非常多[1-3]。但到目前為止，在航母上使用的彈射器多為蒸汽彈射器[4-8]，電磁彈射器[9-14]正在準(zhǔn)備投入使用。

1 蒸汽彈射器

蒸汽彈射器歷史悠久，發(fā)展中也經(jīng)歷過很多的變化和演進(jìn)，目前使用的主要有用于尼米茲級(jí)的是C-13-2型蒸汽彈射器及戴高樂的C-13-3型蒸汽彈射器。蒸汽彈射器的難點(diǎn)主要有：開口氣缸、金屬密封條、儲(chǔ)汽罐、開口氣缸、水剎器、彈射梭返回絞盤、進(jìn)汽控制閥門等。蒸汽彈射器，不僅造價(jià)高，維護(hù)費(fèi)用也高的驚人，一艘同排水量的航母，有彈射器的比沒有彈射器的使用費(fèi)用高三分之一，增加的也就是蒸汽彈射器的使用費(fèi)用?？傊?，蒸汽彈射器的主要缺陷是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配套設(shè)施多，系統(tǒng)煩瑣，各個(gè)環(huán)節(jié)要求高，效率低，制造、使用、維護(hù)成本大，需要消耗大量淡水。

2 電磁彈射器

由于蒸汽彈射器存在以上不足，從而催生了電磁彈射器。電磁彈射器的難點(diǎn)主要有：強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置、大功率控制裝置、直線電機(jī)、中央控制系統(tǒng)等。電磁彈射器是原子通用公司和諾格公司合作，幾萬人花費(fèi)一百多億美元，耗時(shí)近10年才研制成功。目前美國的電磁彈射器已經(jīng)成功經(jīng)過了很多次彈射試驗(yàn)。與傳統(tǒng)的蒸汽式彈射器相比，電磁彈射具有容積小、對(duì)艦上輔助系統(tǒng)要求低、效率高、重量輕、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低廉的好處。電磁彈射器的缺點(diǎn)是：一是過載能力較差，而且一旦過載就有可能造成設(shè)備的損壞；二是電磁彈射器需要高壓大功率電機(jī)，無論是直流或是交流電機(jī)控制器的核心部件要求苛刻，價(jià)值不菲；三是電能儲(chǔ)存問題，電磁彈射器瞬時(shí)功率大，負(fù)載變化大，要有一個(gè)大容量?jī)?chǔ)存電能的部件，能快速充電、迅速放電，可以多次重復(fù)使用又要相當(dāng)使用壽命和期限，其難度甚至比電磁彈射器本身更加難以制造?？傊?，電磁彈射器的主要缺點(diǎn)就是技術(shù)要求高、造價(jià)高。

3 真空式彈射器

真空式飛機(jī)彈射器[15]，如圖所示：包括卷揚(yáng)機(jī)、真空泵、真空管、活塞、滑輪、掛鉤，其特征是：卷揚(yáng)機(jī)、真空泵、真空管、滑輪固定在艦體上，真空泵通過管道與真空管尾端連接，活塞設(shè)置在真空管內(nèi)，卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩繞過滑輪與活塞連接，掛鉤固定在鋼絲繩上。圖1為待彈射時(shí)的示意圖，圖2是彈射途中時(shí)的示意圖，圖3是彈射結(jié)束時(shí)的示意圖。

首次使用時(shí)，活塞需靠真空泵將其抽吸至真空管尾端，以后真空泵只需維持真空管內(nèi)的真空度即可。每次要彈射飛機(jī)時(shí)，先啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，通過鋼絲繩將掛鉤、活塞拉倒飛機(jī)起始位置并使掛鉤掛住飛機(jī)的前輪架后制動(dòng)停住。得到起飛指令時(shí)即松開卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)，活塞在大氣壓的作用下往真空管尾端加速運(yùn)動(dòng)，并通過鋼絲繩使掛鉤連同飛機(jī)一起往前拉，助力飛機(jī)加速直至起飛，從而完成一次彈射飛機(jī)的過程。

4 結(jié)語

真空式飛機(jī)彈射器，其主要特點(diǎn)是：將卷揚(yáng)機(jī)的動(dòng)能儲(chǔ)存在大氣壓力中，與目前已經(jīng)使用的蒸汽彈射器或正在準(zhǔn)備使用電磁彈射器比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、操作方便、性能可靠、使用及維護(hù)費(fèi)用低廉、效率高、節(jié)能環(huán)保，技術(shù)要求不高，非常適合目前在我國航母上應(yīng)用。

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