彈射技術

蒸汽彈射器問世於1950年8月，原型機是英國海軍航空兵預備隊司令米切爾研製的，美國海軍購買了專利並將其發展成熟。在“尼米茲”級航母上裝備的C－13蒸汽彈射器長76．3米，每分鐘可以彈射2架艦載機，功率強勁得可以將一輛兩噸重的汽車彈射到兩公里以外的海面。美國全面掌握了蒸汽彈射器技術，連法國的“戴高樂”號核動力航母也採用美國的蒸汽彈射技術。俄羅斯、英國、意大利和西班牙等國由於技術限制，無法研製真正在技術和工藝上過關的蒸汽彈射器，所以只能在本國航母上採用滑翹甲板（即把甲板盡頭做成斜坡上翹，艦載機起飛後沿着上翹的斜坡衝出甲板，形成斜拋運動），作戰效率遠不如蒸汽彈射器。美國雖然在蒸汽彈射器領域獨領風騷，但蒸汽彈射器固有的缺點決定了它要被更新的技術取代。

在工作原理上，蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道上的滑塊，把與之相連的艦載機彈射出去的。它體積龐大，工作時要消耗大量蒸汽，功率浪費嚴重，只有約6%的蒸汽被利用。為製造和輸送蒸汽，航母要備有海水淡化裝置、大型鍋爐和無數管線，工作維護量驚人。它的最大缺陷在於因為彈射功率太大而無法發射無人機，現役的無人機因為重量輕，在彈射時機體會被加速度扯碎。

蒸汽彈射器這種技術已經在航母上使用了50年，也使經過實戰證明的技術。然而，美海軍在艦艇設備全面電氣化的大趨勢下，航母將採用電作為推進的主動力。所有動力設備也將電氣化。所以在80年代末，就開始了對電磁彈射器技術的開發，並在費城東部的試驗基地裝備了電磁彈射器進行試驗。在2003年向國會提交的報告中説到，電磁彈射器（EMAL）證實有以下的優點 ^[1] ：

1.電氣結構，技術上容易與其他甲板上作戰系統兼容

2.操作和維修人員編制簡化，而且與其它作戰系統人員兼容

3.彈射功率提高，有利於裝備大型作戰飛機

4.可控性和可靠性高，簡化測試

5.結構簡化，操作複雜度減低此外，降落攔截索系統同樣也將電氣化。這個項目由通用原子公司（GeneralAtomic）承包。不過，蒸汽彈射器在功能上還是能滿足作戰的需要，而且在運作技術上相當成熟。2003年美海軍在公開的財政預算書裏還提到了一項改良蒸汽彈射器設施的項目，報告裏向國會提出要求撥款提升蒸汽彈射器的試驗設施的方案，並且提到提升設備的目的以應付蒸汽彈射器服役到2050年的需要。由此看來，蒸汽彈射器還會在美航母上使用相當長一段時間的。

法國航宇防務網站載文聲稱，就技術特性而言，電磁彈射器的優點主要有如下5點：

1．使用範圍更廣：無論是未來可能出現更重的飛機，還是當前小而輕的無人機，電磁彈射器都可以彈射。

2．可用性得到了提高：當前使用的蒸汽彈射器的兩次重大故障間的平均週期是405周，而電磁彈射器可以達到1300周。

3．減少了運行和支援費用：只需要90人就可以操作它，比蒸汽彈射器節省30人。

4．提高了能量利用率：電磁彈射器的效率大約是蒸汽彈射器的10倍，約為60%左右。

5．減少對艦上輔助系統的要求：蒸汽彈射器依賴於航母提供的大批輔助系統，電磁彈射器則簡化了許多，它從關閉狀態到待用狀態的時間不到15分鐘，這讓蒸汽彈射器望塵莫及。

關於中國航母艦載機採用何種起飛技術，據説中國在前些年就已經開始了電磁彈射技術的研究，早就為航母艦載機起飛方式作了準備研究。中國的電磁技術在世界上還是領先的，中國的電磁炮研究就走在了世界的最前列。中國電磁起飛技術的研究是從與歐洲引進磁懸浮列車技術開始的，中國與德、法、日等國進行了多年的引進磁懸浮技術的談判，中國的科學家也多次“參觀考查”了這些技術，雖然最後沒有引進，但是也學到了不少的東西。據説當年德、法、日也是擔心中國掌握太多的磁懸浮技術而用於軍事方面才沒有與中國談判成功。

電磁彈射不是用磁鐵異性相斥那樣把飛機真的彈射出去，而是用直線電動機把飛機加速，達到起飛速度後釋放釋放。直線電動機是交流電動機的一個很特別的特例，把定子一線鋪開，轉子不再轉動，而是沿着定子隨電磁場的遞進移動而拉動。磁懸浮列車就是用直線電動機驅動的。直線電動機的拉力不隨距離而降低，線圈適當安排的話，甚至可以逐漸加速，這比蒸汽活塞的速度逐漸降低要有利得多。直線電動機也沒有熱應力和結冰的問題，或者對淡水的需求問題。直線電動機本身的技術並沒有什麼太了不起的，中國在研製和建造磁懸浮列車的過程中，對大功率直線電動機也深有體會。電磁彈射的難點在於超級電容。電磁彈射需要的超大電流也不能靠發電機現發，而是需要用超級電容儲存電能，然後放電。隨着電動汽車的發展，超級電容有了長足的進步。上海的電動公共汽車據説就是用超級電容驅動的，説明中國在超級電容方面也有了不俗的進步。電磁彈射的另一個好處是可以和滑躍起飛相結合。滑躍起飛最大的問題是飛機的總受到限制，即使像蘇-33那樣的高推比的戰鬥機也不能滿載起飛，螺旋槳的預警機之類就更難了。如果用滑躍起飛獲得一部分起飛速度，用電磁彈射輔助加速，有望大大擴展可以起飛的飛機種類總和。電磁彈射的直線電動機的定子可以沿彎曲的滑躍甲板佈置，這是蒸汽彈射所不可能做到的。在電磁彈射故障或者還沒有成熟到可以可靠應用的時候，也可以用滑躍甲板減載應急。在緊急防空截擊的時候，也可以純用滑躍甲板起飛，不受充電時間的限制。防空起飛本來也不需要滿載，輕載還可以增加機動性。

總之中國在電磁技術方面並不落後於世界水平，甚至於在某些方面可能還要領先，電磁技術代表當今最先進的技術水平，相信中國航母未來一定會發明出更先進的電磁彈射起飛技術。