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垂直弹射舰载机的航母到底能发展出来吗?我来

近年,随着科技的飞速发展,空天卫星和各型先进雷达相继入役,舰载预警机也早已成为航母战斗群的“天眼”,具有不可替代性,由此,预警机的上舰就大大凸显出弹射器的重大作用。目前,航母舰载机的起飞方式只有滑越甲板式和蒸汽弹射式(电磁弹射技术尚不成熟),一直以来,关于孰好孰坏的争论从未停止。有人说滑跃甲板式起飞节省内部空间,因为蒸汽弹射占用的空间至少可以加放8-10架舰载机,在同等吨位航母的情况下,战斗力并不弱于蒸汽弹射,只是作战效能相对偏低一些。

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假设在一艘航母上已经装配了试验型垂直弹射系统,以歼-15战机为例,弹射系统所发出的力相对于舰载机而言属于外力。当弹射系统把空重质量约为18吨的歼-15快速弹射出去时,歼-15在被弹射到空中之后如何瞬间控制飞行姿态是一个很大的技术问题,一旦出现弹射误差,后果无法想象,除非彻底改变现有战机的气动外形。垂直升降具有耗油量大、载弹量小、操作难度高、维护频繁等缺点,同理,垂直弹射系统也存在类似问题,如果战机被瞬间弹射升空,从载弹量和操作难度情况来看远远大于蒸汽弹射或电磁弹射,当前的技术还远远不能攻克,未来则存在极大的可能。目前,世界各国现役的战机所使用的技术材料主要包括铝合金、特种钢铁和钛合金,虽然这些金属具有高强的耐腐性、抗疲劳性等特点,但是,面对垂直弹射系统巨大的弹力(蒸汽弹射最大值为35吨),战机机体结构能否经受得住是个大的问题,如果未来有最新型的复合材料问世能解决受力问题,那垂直弹射系统将会成为现实。

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以前来看,这样的问题在于弹射后的载机受制于弹筒和载员的限制,不能够携带足够的弹药和油料,同时为了满足降落回收需要,机体设计上也谈不上有什么机动性可言。因此,意义不大。不过,如果能够把舰载无人机智能机群技术攻克后,这样的问题就会容易很多。在采用集群作战模式的无人舰载机面前,哪怕打出去不回收也是很划算的。不过,我们把这个问题再引申一下,既然都这样了,那我们现在的巡航导弹核潜艇是不是也算一种另类的一次性弹射发射的航母呢?类似美军改进的“俄亥俄”级巡航导弹核潜艇,就可以装载154枚战斧巡航导弹,可以打击地面或者海上目标。已经算一种雏形化的垂直发射航母了吧?如果未来,这些154枚战斧变成了154架无人机,那战斗力无疑是极强的。

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再引申一些,如果能够确保战斗机回收工作,那垂直弹射的航母就完全可以实现,或者给各国退役的弹道导弹核潜艇找到了新的工作。不去发射弹道导弹,反而使用垂发单元发射无人机来完成相应的作战任务。这可比在大洋上的航母,目标要小很多。同时也不需要大量的伴随作战舰队来护航。纵观世界航空母舰发展史,我们了解到航母在雏形发展时期的舰载飞机起飞方法,是通过战舰上的吊车将船上具有滑水板的飞机吊入海面上,随后飞机在海上起飞。后者在起飞初速上更有优势,更容易将战斗机短时间内弹射出去。蒸汽弹射器一般是由近百米长蒸汽活塞筒,循环回返车和拖车等设备构成。舰载飞机在飞行准备时,该弹射器外露于甲板的循环回返车会链接飞机前轮的弹射钩。这时甲板下方的蒸汽活塞筒依靠蒸汽缸内产生的强大蒸汽推力蓄势待发,飞机要起飞时,蒸汽活塞筒瞬间加压带动甲板上的循环回返车拉动战斗机快速滑行,舰载飞机在这时通过弹射器得到了最高每小时350公里的飞行速度,使其顺利飞行。目前该技术只在美国海军航空母舰和法国海军的“戴高乐”号航空母舰上装备。

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第二次大战时期,交战国海军的航空母舰采用了直通型甲板,在准备起飞时把航向设定成逆风形势,这样有助于飞机起飞。同时,飞机开足马力时会在航母甲板另一端边缘被牢牢固定住,起飞命令确认后接触固定,飞机就能迎着风在甲板上获得足够的滑跑距离飞向天空。再到现代,世界航空母舰舰载飞机的起飞方式发展成了两股潮流,即滑跃式起飞和弹射式起飞。前者是,在航空母舰甲板前段设计成12度的高坡,让战斗机在跑道另一端加速滑行至高坡上就能顺势起飞,但要求舰载飞机拥有很强的动力才能完成滑跃起飞。滑跃起飞装置的好处就是结构简单方便维修,滑跃起飞的飞机还不容易坠到海里。目前滑跃起飞的代表航母是英国皇家海军的“伊丽莎白女王号”、中国“辽宁号”航空母舰和俄罗斯“库兹涅佐夫海军上将号”航空母舰。

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我们通过美军F-35B STOVL垂直起降版隐身战斗机能看出,战斗机在垂直起飞的过程中要受发动机的推力和机背气动布局所影响,导致这一过程十分缓慢。但是蒸汽弹射或者是未来的电磁弹射能在一瞬间将战斗机成功送到天空,因此可以得出这样一种结论,那就是快速与慢速、缓慢和急促在目前我们的常识中存在冲突。而且垂直弹射需要更大的弹射力度才能瞬间将飞行器“扔出”,但以人类只能承受9G过载的能力而言不现实,所以这种弹射只能像拥有强大推力的火箭一样不断加速,让飞行员逐渐适应。这样一来,对本身讲究快速升空作战的航母而言彻底沦为鸡肋。而且纵使人类可以忍受瞬间强大过载,垂直弹射也需要产生数倍于水平方向弹射的能量,很多国家蒸汽弹射器都造不出来,更不用提这种技术了。

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作为目前世界范围最先进的垂直起降型飞机,F-35B在未来一段时间里都会成为美国及其部分盟友的主力舰载战斗机。观看过F-35B垂直起降过程的朋友应该知道,因受制于发动机推力、机体背部的气动外形等原因,它的上升过程相对缓慢;而弹射又是一个瞬间的快速动作。快与慢、缓与急在常识上并不契合。但理论上这种提高舰载机起飞效率的革新也并非完全行不通!不过我们就不能执着于完全的与飞行甲板垂直和现有的飞机气动布局。关于前者,我们可以参考滑跃式给准备弹射的飞机一个角度:类似于我们飞纸飞机,把手看作是弹射器。或者可以参考火箭发射:将飞机竖起!但这样就需要一套完整的飞机运载机械:快速将飞机置于垂直发射状态。另外,飞机必须拥有更大推力和可变向的发动机:升空后获得自主动力和改变方向。关于改变气动外形,笔者认为我们可以试着研发一种碟形飞行器。这种外形的好处就是在弹射和升空后不用改变方向就能获得出色的气动。试想:在弹射器上高速旋转的飞碟,稍微给一个角度弹出就能直接机动。

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