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2020年全球14个国家的50多艘航母处于服役期中

现代航空母舰总是令人印象深刻,在全球军事行动中也发挥着重要作用。虽然不适合单兵作战,但依然不可替代,因为作为机动空军基地,可以部署在世界任何地方。

到2020年,全球约有14个国家有50多艘航母,美国海军拥有24艘,几乎占到一半。

在这 24 艘中,有 11 艘是超级航母,也就是我们所说的核动力航空母舰。每一个的建造成本都超过 100 亿美元。它们长约333米,宽约77米,高约74米,高达20层。每艘航空母舰至少可以搭载75架战斗机。满载时,战舰总重量超过9万吨。

尽管数量惊人,但他们也没有足够长的飞行甲板让战斗机自行起飞和降落。

自 20 世纪初第一艘航空母舰问世以来,这个问题一直困扰着工程师,同时也促进了辅助起降系统的发展。

二战前,美国等国利用火药、飞轮、重力、液压等技术,让飞机正常起降。直到二战结束,液压辅助起降是航空母舰上使用最广泛的技术,但在 1950 年代发生了变化。

当时,皇家海军推出了第一台蒸汽动力飞机弹射器,很快成为辅助起飞的首选电磁弹射器是航空母舰上的一种,而液压系统仍用于战斗机着陆。

直到今天,这两个系统仍然被广泛使用,包括美国海军的 10 艘尼米兹级航空母舰。

不过,海军确实计划用新的电磁弹射器取代这些老化的技术。 2017年,电磁弹射器首次在杰拉尔德·福特号上使用,没过多久,该技术因故障率太高,几乎是传统蒸汽动力的9倍,遭到严厉批评。

也有许多国家的航空母舰选择了辅助起飞的替代方案,例如使用跳跃甲板,或者像鹞式一样,使用垂直起降的形式。

那么,传统的蒸汽弹射器和液压制动器是如何工作的呢?

以尼米兹级航空母舰为例。在他们的飞行甲板上,安装了四个百米长的弹射器,两个在船头,两个在左舷。

左舷的2个弹射器需要通过与船尾成一定角度倾斜的跑道,以免与准备在船首着陆的飞机发生碰撞的危险。

每个弹射器都由来自核反应堆的蒸汽提供动力。

在发射之前,蒸气在高压下被收集在弹射器下方的大型储罐中。

蓄能器罐由弹射器管理器控制,当达到所需压力时,流量控制阀关闭。

弹射器操作员,也称为射手,从甲板上方的一个小型控制舱操作弹射器。

每次发射所需的蒸汽压力取决于飞机的重量,但通常最大工作压力约为 3.2 MPa。

当压力充满时,战斗机到达起飞位置。

将架设射流导流板以保护人员和设备免受急流的影响。

战斗机前起落架上的牵引杆将连接到梭子,梭子甲板上方的部分将连接起落架,甲板下方的部分将连接两个矛活塞。

活塞在一个平行于甲板的气缸中运行,贯穿整个弹射器,并用柔性橡胶条密封气缸的开口槽,防止蒸汽泄漏。

穿梭机下面还有可以在气缸轨道上运行的轮子。在穿梭机的后部,有一个叫做抓斗的机械装置,它与穿梭机沿同一轨道运行,由下方的液压驱动。由油缸驱动,作用是发射成功后收起弹射器。

当飞行器与梭子连接成功后,液压张紧器将推动梭子以去除松弛的电缆。

一切准备就绪后,飞行员将发动机调至最大功率,射手打开阀门,在蒸汽的作用下,活塞向前推进,战斗机向前加速。

弹射器可以在 2 秒内将 20 吨重的飞机从 0 加速到 265 公里/小时。飞行员承受4g重力,地球上最快的过山车只能产生2g重力。

在起飞的瞬间,弹射器可以给战斗机带来750kn的力量。

在弹射的最后阶段,矛状活塞插入充水的气缸中进行减速,直到整个增压系统停止

此时,另一个传感器被触发,关闭蓄能器释放阀,打开排气口,释放多余的蒸汽。

然后,抓钩移动到弹射器的末端,锁定并将其拉回起始位置。

至此,单次发射全部完成电磁弹射器是航空母舰上的一种,下一架飞机可以重新开始整个过程​​。

在最高效率下,操作员可以使用 4 个弹射器每 40 秒发射 2 架飞机。

虽然飞机弹射器的机械结构有点复杂,但从飞行员的角度来看,起飞的过程比起降落在甲板上是非常轻松的,降落是对飞行员驾驶技术的真正考验.

在航母的船尾,通常有3-4根钢索叫做拦阻钢丝,横跨跑道,飞行员必须用位于飞机尾部的尾钩钩住其中一根。

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这要求飞机以精确的角度接近跑道。

为了提高成功率,飞行员需要借助光学制导系统。

该系统由安装在跑道附近的许多灯和镜头组成。当飞行员接近战舰时,会根据战舰的飞行角度看到不同颜色的灯光。

在战机降落的瞬间,飞行员要做的不是熄火,而是将发动机开到最大功率,防止飞机不挂在拦阻线上,并且可以立即复飞。

如果阻挡线成功钩住,战斗机的动能将被位于跑道下方的液压系统吸收,导致战斗机停止。

每根阻拦索的末端都连接到一个由钢索和滑轮组成的系统,这些钢索和滑轮环绕液压缸。当飞机拉动电缆时,液压缸被压缩,迫使液压油流出气缸并进入活塞蓄能器中的两个。

蓄能器内的压力会随着喷射量的增加而增加,在飞机完全停止时达到4.5mpa的峰值压力。

一旦飞机脱离刹车管路,液压油就会流回油缸。该系统可以将战机的速度从240km/h降低到100米内的静止状态。

从某种意义上说,没有这些发射器和拦截器,现代航空母舰的地位和海上霸主地位就无法实现。