巨大进步还是失败之作:美军航母的电磁弹射器

  • 小编 发布于 2019-12-09 10:58:24
  • 栏目:军事
  • 来源:现代兵器杂志
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在"福特"号之前,美国海军航空母舰一直使用的是蒸汽弹射器。这种传统弹射器以核反应堆主锅炉产生的蒸汽为动力源,平均每分钟产生1838.7千克(4050磅)的高压蒸汽,通过管道把蒸汽压力从锅炉房传输到舰艏的弹射器位置,蒸汽压力再把滑块推到航母甲板弹射轨道的初始位置,保持蓄势待发的状态。

巨大进步还是失败之作:美国海军“杰拉德•福特”号航母的电磁弹射器

准备弹射舰载机时,先要将舰载机起落架置于弹射滑块(也译为"弹射梭")前,航母舰员打开蒸汽阀门,释放积蓄的蒸汽压力,推动弹射滑块在瞬间产生巨大推力,带动舰载机沿着弹射轨道快速滑行,达到足以让舰载机升空的速度,完成弹射起飞。半个多世纪以来,蒸汽弹射器经过多次升级换代,已经发展为一种非常成熟的航母关键性支撑设备,能够为美国海军航空兵提供良好的舰上弹射起飞服务。正因如此,美军现役航母均有4套蒸汽弹射器,每套弹射器都可以独立运行。当一套蒸汽弹射器失灵后,机组人员可以及时进行维修,不会影响相邻的弹射器的弹射操作。当然,蒸汽弹射器的不足也历来为人诟病,它需要较多的操作人员和密集的维护周期。

巨大进步还是失败之作:美国海军“杰拉德•福特”号航母的电磁弹射器

"福特"号的新型"数字化"弹射器,其理论设计"看上去很美"。这种采用电力驱动的EMALS电磁弹射器,号称比蒸汽弹射器重量更轻、质量更可靠、运行成本更低,通过储存大量电力,在3秒钟内释放120兆焦的能量,以强大电磁力驱动弹射滑块产生强大推力,推动战机在航母甲板上弹射起飞。无论是小型无人机还是重型有人驾驶战机,都可以在电磁弹射器上弹射起飞。按照美国海军先前的观点,电磁弹射器的操作人员远远少于传统的蒸汽弹射器,维护起来也更加便捷。

新型电磁弹射器的研发制造,与新航母的设计建造同步启动。这种从研发、制造、安装、维护一条龙式的捆绑订单,对军火商而言,简直是最大的利好福音。2004年4月2日,位于圣地亚哥的通用原子公司赢得了"福特"号航母电磁弹射器系统的研发合同,报价1.45亿美元。而为新航母建造、安装4条电磁弹射器的费用,还要单独另算。2017年1月,美国海军与通用原子公司签署合同,为第三艘"福特"级航母制造安装电磁弹射器,标价5.32亿美元。由此推断,"福特"号航母的相关费用不会低于这一数字。

巨大进步还是失败之作:美军航母的电磁弹射器

不幸的是,新型电磁弹射器是一项很不成熟的技术。在数以亿计的巨大投入之后,通用原子公司无法兑现最初的技术承诺。电磁弹射器全系统测试中,先后发现了一系列严重问题。首先,美国海军严重低估了电磁弹射器系统运行所需的工作量和人员操作数量,不得不重新设计一些战位,以容纳更多的操作人员,不需要多人操作的设计已经被啪啪打脸。其次,新型电磁弹射器的弹射推力号称数字化可控,实际运行中不能做到精确控制。测试表明,过大的推力连F/A-18这样的美国海军主力战机都承受不住,这可能会影响舰载机的使用寿命。再次,可靠性未能达标,迄今为止,新型电磁弹射系统每400次弹射就要失败一次,这个看似合理的故障记录,远远高于合同规范中要求的1/4166的故障率。

新型电磁弹射器更致命的缺陷是,无法像传统蒸汽弹射器那样分别维修。"福特"号有4套电磁弹射器,即使1套发生故障,理论上不影响其他3套的运行

巨大进步还是失败之作:美军航母的电磁弹射器


但现实操作中,美国海军发现,由于通用原子公司没有为4套弹射器设计建造独立电源,4套弹射器的电流驱动系统无法像传统蒸汽管道那样隔离运行。一旦1套电磁弹射器发生故障,其电磁能量将积聚到其他3套弹射器,所有弹射器仍将共用一个电源,根本做不到只让1套弹射器独立维修、其他3套继续弹射。出故障的电磁弹射器必须等到所有弹射飞行任务完成后,把所有弹射器全部断电后才能进行维修。这意味着从技术上讲,电磁弹射器的战场紧急维修将是一项不可能完成的任务。当多套弹射器发生故障后,弹射飞行任务将不得不全部停止,这意味着"福特"号在关键时刻连1架飞机都弹射不了。而按照美国海军的要求,任何重大冲突爆发时,美军航母至少要保证4天的高强度战斗飞行时间。对照这一作战标准,美国舰艇测试评估监督办公室指出,"福特"号以无故障状态完成4天的高强度弹射飞行任务的可能性,目前仅有可怜的7%。

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五角大楼的成本评估和项目评估办公室公布的最近数据显示,美国海军在新型电磁弹射器的研发投入已经高达9.589亿美元,远远超过了1.45亿的原始竞标价格,而要纠正目前的技术缺陷,可能需要更多的资金。这一切的一切,或许要追溯到通用原子公司的竞标资质,他们只有核聚变电磁反应技术,以前从来没有建造航母弹射器的经验。新型电磁弹射器的预算超支,连特朗普总统都惊动了,他在接受《时代周刊》采访时表示,已经要求美国海军在"福特"号航母上放弃"数字化"电磁弹射器,重启已服役几十年的成熟蒸汽弹射器。毫无疑问,总统先生批评电磁弹射器的缺陷是对的,但完全放弃新型弹射器、另起炉灶的决定,从技术和成本上来讲完全不可取。首先,海军计划将"福特"号航母建造成一艘电驱动舰船,其核反应堆根本没有设计安装蒸汽动力系统,舰上也没有安装蒸汽管道,在重新设计安装相关系统之前,恢复蒸汽弹射器是根本不可能的。其次,重建4条蒸汽弹射器还得重建航母甲板支撑结构,不仅需要惊人的成本,还可能要再拖延2到3年以上的工期,这是美国五角大楼和海军都不能承受的。总之,新型电磁弹射器这个大坑,美国海军"含着眼泪也要跳下去"。


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