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航母用的蒸汽弹射器早在上世纪50年代就上舰,为何过去70年仍只有美国有这个技术?
目前除美法等少数国家的航母装备了蒸汽弹射器外,其他国家都没有使用。蒸汽弹射器产生至今已有七十年。 ,那为何只有美国将其应用到了航母上呢?
(蒸汽弹射器弹射舰载机)
这个问题可以从以下几个方面来回答。首先要明白蒸汽弹射器的原理是什么。简单说,蒸汽弹射就像弹弓一样将飞机从航母上弹射出去,使飞机快速达到飞行速度。蒸汽弹射器主要借助蒸汽作为动力,通过一个大型蒸汽汽缸和一个蒸汽控制系统,将储存的高压蒸汽一次性释放的能量转化为战机的动能。受飞机结构的限制,弹射器不得不要有足够的功率,还要将其的功率控制在可接受的范围。
(蒸汽弹射器原理示意图)
这里面牵扯着结构力学,材料力学,动力系统设计,功率控制等一系列技术问题。例如,储存蒸汽的气缸对钢材的硬度和加工精度要求。密封材料既要保护钢材内壁,又要耐磨,同时还要保证密封性能好,这对材料提出了极高的要求。甚高,因为它们稍微稍稍一点就会影响密封性以及活塞的运动。正因如此,没有点技术能力的国家肯定玩不了。
众所周知,惯性是物体的一种固有属性,惯性可以为人类带来有利的一面,也可能带来不好的一面,例如我们想要舰载机在航母上快速起飞和安全降落,但由于惯性的存在以及航母甲板上的降落跑道长度有限,我们不得不为航母配置两样东西:蒸气弹射装置和阻拦索。
飞机的起飞的原理是利用高速度下飞机翅膀上下的压力差,根据伯努利方程,速度越快,产生的差压也就越大,想要在有限的甲板上获得起飞速度,除了滑跃起飞,最好是“助推”一把,这就是弹射起飞。
图释:蒸气弹射器原理图
弹射起飞的历史悠久,从1911年的压空弹射器到后来的液压弹射器,再到1951年提出的蒸气弹射器,再到目前的电磁弹射器,弹射器已经经过了100多年的发展。但是这个技术只有美国成熟,这是为什么?
首先蒸气弹射的原理并不复杂,就是利用高压蒸气推动活塞,由活塞带动飞机,短距离内(45-80米)可以将飞机拉到每小时250千米的速度,接着活塞由归位机归位后,进行第二次助推弹射,每个弹射器每分钟至少可弹射一架飞机。
难点之一在于高压气缸制造以及安装,其实任何高压设备的制造都是技术难点,正弹射器由两条平行的圆筒气缸,每个气缸长度约45米至80米,一次锻造这么长的高压气缸是无法完成的,需要多段组合而成,将多段气缸无缝组合起来,做到完全对中,又是很难的工艺。
上世纪五十年代正是螺旋桨飞机过度到喷气机的时代,英国帅先研发成功弹射喷气机的蒸汽弹射器,美国很快引进。随着舰载机朝重量级方面发展,为拓展全球战略,美国依仗领先全球的技术,不断提升蒸汽弹射器的功率,相对英国的战略收缩,大型航母全部退役,最终全面摈弃了弹射器。蒸汽弹射器的原理各国都知道,但加工的才料和工艺要求很高,这两项技术不过关,生产出来的产品就不能应对恶劣的战场环境,关键时刻掉链子,这也就是只有美国才能加工生产装备的原因。
首先需要纠正的是蒸汽弹射器虽然英国发明试验成功于1951年,并没有使用,而是美国引进改造试验成功于1964年,然后蒸汽弹射器才广泛使用,所以说70年显然不准确啊。
虽然1951年英国试验成功了 BXS-1蒸汽弹射器,经过在英仙座号航母上千次试验,最后给美国人展示后拆除了,美国看到技术很先进,立马决定购买5套然后又在本国组装生产改进,于1964年研制成功属于自己的C-11蒸汽弹射器,至此美国走上了蒸汽弹射航母发展的快车道,彻底甩开了日不落帝国。
美国人掌握了成熟的蒸汽弹射系统核心技术后,美国就在自己的航母上大规模的使用了,这一用就是几十年,直到今天美国的10艘尼米兹级航母仍然在使用。虽然法国俄戴高乐航母也是使用的蒸汽弹射器,但是也是从美国购买的全套C-13弹射器,并不掌握蒸汽弹射的相关技术。再看世界能独立制造航母的国架只有中美英法俄,除了美国外其他国家都是制造的中型的航母,蒸汽弹射器在中型航母上也会占用很大空间,对于内部空间并不充裕的中型航母,也得太大了,并且没有一个(除法国外)国际***用蒸汽弹射系统,一方面由于自身技术能力的不足,另一方面就是经费的不足问题,导致了这些国家并没有研制蒸汽弹射器的能力和实力,所以制造的都是大型航母在8万吨以上,在这些航母上的使用也使美国是唯一一个掌握和熟练是使用蒸汽弹射技术在国家。
蒸汽弹射器技术是作为美国航母的一项核心技术存在的,美国一直***取的技术封锁的方式,严密防范别国窃取。然而作为最有能力制造的蒸汽弹射系统的英国,在经过二战洗礼,国力逐步衰退,虽然后期研制了BS-5和BS-6蒸汽弹射系统,也由于英国的在70年代废弃了自己最后的两艘航母,导致蒸汽弹射系统彻底没有了用武之地。再加之英国后来发明了垂直起降战机和滑跃式的起飞甲板,英国人对航母的发展有新的方向和思路,综合这些因素,最终导致了这个最后可能赶超美国的国家也彻底放弃了蒸汽弹射系统,直到今天英国的伊丽莎白女王级航母仍然是***用滑跃起飞甲板和垂直起降战机相结合的方式,让世人感叹昔日的日不落帝国早已不复存在。
从蒸汽弹射系统诞生到今天,除了美英研制够蒸汽弹射技术之外,第三国家研制蒸汽弹射系统的国家就是前苏联,苏联人为了制造自己第一艘乌里扬诺夫斯克号核动力航母,在1982年开始进行了蒸汽弹射系统的研究,被称为尼特卡航母陆上试验系统,后来最终在1988年完成验收工作,决定未来运用在新航母上,但是由于苏联的解体乌里扬诺夫斯克号航母最终被废,所以苏联的这套系统最终也没有登上航母就提前终结了。第四个研制蒸汽弹射系统的国家就是我国了,我国在蒸汽弹射系统起步最晚,只是在陆地上进行了若干试验,后来由于我国有了更先进的电磁弹射技术,两套系统先后进行了试验,最后在我国未来航母使用何种技术目前还是保密阶段,不过传说未来可能上电磁弹射系统是大概率***,这样的话等于我国的蒸汽弹射系统就提早宣告废除了。
因此总的来说目前能够熟练掌握使用数十年蒸汽弹射系统的国家只有美国了,大部分国家由于技术和经费问题困扰,让如今的美国一家在蒸汽弹射系统这个领域独领***几十年。不过随着我国技术的不断发展,我国已经研制出了蒸汽弹射系统和电磁弹射系统,未来我们可以灵活的使用这两种弹射技术,虽然在使用经验上有所欠缺,相信随着时间的推移,所有问题都会解决。
首先玩航母的国家本身就不多,能玩大型航母的国家就更少,而能玩有蒸汽弹射器的大型航母的国家更是少之又少。所以以能通过三个条件筛选,你会发现根本没几个国家能玩的起弹射器蒸汽这玩意。如果以现在的标准来看,1万吨以上算小型航母,而4万吨级算中型航母,6万吨以上算大型航母,而弹射器这玩意只用中型航母才会装备,那就翻翻现在拥有4万吨级航母的国家有几个?美国、英国、法国、俄罗斯、中国、印度。也就这6个国家,所以其他的国家都没有进入航母的俱乐部。
而这6个过年有可以分为2派,一派是以英国为代表的蒸汽弹射器型航母,一派是以俄罗斯为代表的没有弹射器的滑跃起飞型航母。而研发过弹射器的国家其实就2个,分别是英国国和美国。而最先的蒸汽弹射器是英国先玩出来的,而美国买了相关技术之后自己有回去升级。而英国自己后来确定不玩大型航母了,改玩小型航母,所以觉得自己没必要装弹射器了。所以也就剩下美国人自己玩了。而法国自己也想玩,但是自己的技术玩不转啊。
至于像苏联是已经开始研发蒸汽弹射技术了,不过老毛子也不敢确定自己是否玩得转吗,所以在乌里扬诺夫斯克号上保留了滑跃起飞的甲板。但是航母还没成型苏联就解体了,而苏联的蒸汽弹射技术也随着苏联一起走向了绝路。而中国和印度都是玩二俄罗斯的二手航母起家的,所以也是也都是老样子。而目前中国虽然已经可以仿制并设计航母,但从近期的消息来看中国有可能跳过蒸汽弹射器而直接走更先进的电磁弹射器,从而在技术上在国家上平起平坐。
至于说蒸汽弹射器技术简单我并不是很认可,因为弹射器这技术是一脉相承的,从原来的橡皮筋到后来的压缩气体到火药弹射等,甚至是喷气式弹射人家英国人都玩过,所以英国人才能最先推出蒸汽弹射器,而人家美国在二战时期也没少用弹射器,所以美国人也能玩的转。虽然法国在战后能快速建造大航母,但是缺乏相关的技术和经验,所以法国人都玩不转这技术,就算后来的老毛子也同样难搞。毕竟二战时期玩航母其实也就美国、英国、日本三个国家,所以玩过航母的美、英都能造出来,可见还是得有个技术的传承的。
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