全球热文:福建舰甲板又有新动静:电磁阻拦系统上线,30吨战机几秒内拦下
来源: 顶端新闻
2023-04-04 19:11:07

福建舰下水以来一直在紧张的舾装施工之中,所有人都在等待它完工出海的那一天。最近有照片显示,福建舰舾装又进入一个关键节点,那就是安装拦阻索,这也说明航母舾装已经进入关键的收尾阶段,海试已经为期不远。

(甲板上正在安装拦阻系统的福建舰)


(资料图)

福建舰作为一艘常规动力的大型航母,之所以备受期待,一来是我国首艘采用平直甲板弹射起飞的航母,二来就是采用了电磁弹射器。福建舰是继美国福特号航母之后,第二艘下水的电磁弹射航母。

实际上福建舰不但装备了电磁弹射器,同时也配套了电磁拦阻系统,同样也是继美国福特号航母之后,第二艘装备电磁拦阻系统的航母。

【传统方式好好的,为何非改成电磁】

现代航母飞行甲板长度有限,特别是降落甲板只有100多米长,而舰载机着舰速度往往在200到300公里/小时这个区间,因此需要辅助手段,让舰载机着舰后,能够在100米内停下来。负责这项艰巨任务的,就是飞行甲板拦阻系统。

目前的常规起降型航母,普遍采用的是液压式拦阻系统。舰载机降落的时候,机腹的着舰钩会钩住拦阻索,飞机拽着拦阻索向前滑行时,带动拦阻索两端的滑轮,滑轮推动栓塞,把液压油“挤进”蓄能器之中,蓄能器的温度会快速上升,然后通过冷却来散发掉。也就是说,液压式拦阻系统把舰载机降落时候的动能转化为了热能消耗掉。

(从这张图就能感受到拦阻着陆的拉力之大)

液压拦阻系统的技术相对简单,比较容易实现,但缺点也非常明显。首先是液压系统的体积和重量较大,操纵人员多;其次是调节比差,就是最大拦阻能力与最小拦阻能力差距小,这就很难适应降落重量变化比较大的机型。

以美国海军MK7拦阻系统为例子,如果最大拦阻能力设定在22吨,那么最小拦阻力也至少是5吨。但是未来舰载机种类、型号比现在要多的多,可能既有降落重量超过25吨甚至30吨的第五代和第六代舰载机,也可能有降落重量只有1-2吨的舰载无人机.传统的液压拦阻系统,显然不能满足差异性如此巨大的舰载机使用要求。

(液压拦阻系统的结构)

再者,液压拦阻系统不能精确调整拦阻力量,对舰载机也会产生较大的损伤,影响舰载机的使用寿命和维修间隔时间,自身磨损也会加大。

(液压拦阻系统工作原理看似复杂,其实本质上与划船机差不太多)

在这种情况下,电磁拦阻系统就出现了。电磁拦阻系统用电机替代了原来的液压系统,它可以自动接收舰载机着落前的参数,控制系统自动处理这些信息,然后设置拦阻系统的力量,从而实现精确拦阻。电磁拦阻与液压拦阻相比,系统体积小、重量轻、适应性强、自动化程度高,操纵人员少。

(美军福特号使用的电磁拦阻系统示意图)

拦阻系统实现了自动化、智能化,对于舰载机的损伤小,自身磨损小,使用期限也更长。最重要一点就是它的调整比大,既可以拦阻50吨重的舰载机,也能拦阻微小型无人机。还能快速调整拦阻力度,拦阻的前1架是重型舰载机,马上就可以切换模式,用于拦阻下一架中型无人机。

(未来的航母,可能要配备各种类似的无人机)

福建舰的电磁拦阻系统和电磁弹射系统一起构成了先进的舰载机出动与回收系统。这个系统适应范围广大,能够满足2040年之后舰载机出动与回收要求。现在五代隐身战斗机最大起飞重量已经超过30吨,未来第6代舰载战斗机很有可能迈过40吨大关。

另外一方面无人机又大行其道,各种无人机成为战场不可缺少的主力军。这样航母一个攻击波可能有由舰载战斗机和无人机组成,这样的编成与出动方式就对航母弹射和回收系统提出了更高的挑战。正是考虑到未来舰载机多样型,福建舰和福特号航空母舰均采用了电磁弹射和电磁拦阻系统。

(美军研发六代舰载机,一开始就给了无人机的位置)

【日本窥视电磁技术,想造重型航母】

说到电磁弹射和拦阻系统,还牵出了另一个国家,那就是日本。在前段时间的日本防务展上,川崎重工展出了它们自行研制的镍金属氢化物电池系统,单机功率超过100KW。300台镍金属氢化物电池并列工作,即可提供30MW的功率,这个功率已经达到或者接近航母电磁弹射器的工作功率,从这些指标来看,日本显然也在发展电磁弹器。

川崎重工计划利用这种电池,给正在改装的出云号轻型航母研制一种电磁弹射装置。考虑到出云级航母吨位太小,满载排水量尚且不到3万吨,难以发挥电磁弹射器的效能,所以不排除日本正在悄悄发展大型航母的可能性。

(日本这块电池背后的野心可能不小)

【电磁技术,拉平中美航母部分起跑线】

由于电磁拦阻系统是新技术,所以它在实用之初不可避免会遇到这样或者那样的问题,美国海军至今对福特号航母的电磁拦阻系统头疼不已。

福特号航母的电磁拦阻系统在地面测试的时候就问题频发,可靠性不过关,经过多年反反复复测试才得以上舰安装。结果在海试之中还是问题不断。测试初期,平均每40次就会出现一次故障,而它的设计要求的故障间隔是16000次。从2017年福特号宣布服役,直到现在,6年过去了,电磁拦阻系统仍然未能达到最初设立的间隔时间目标。

福特号航母的电磁弹射器也是问题不断,主要也集中在弹射故障间隔等问题上,这些其实都是可靠性问题。这也意味着福特号航母的舰载机出动与回收能力一直上不去,导致航母迟迟没有形成完整作战能力。

(技术能用不代表一定好用,还需要时间的检验)

对于福建舰来说,下半年的海试应该是一次复杂严峻的大考。国产电磁弹射和拦阻系统需要在实际运用条件下经受考验,特别是恶劣工况下要能正常可靠的工作。可靠性还要达到预期要求,保障舰载机能够快速、顺畅运作,这样福建舰服役之后才能迅速形成作战能力。

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