全麵介紹航母蒸汽彈射器技術

新浪軍事論壇  henryno12


        蒸氣彈射器的附件包括：海水淡化設備、貯水池、高壓水泵、鍋爐、加熱裝置。彈射器本身也包括：開口活塞筒體、活塞環、引出牽引部分、U型密封條、導氣管、模度氣動閥門、排氣閥、安全閥、測距儀及壓力傳感器。另外還加上彈射器的控製係統。分別介紹如下：
一、 海水淡化設備及貯水池

　　其實就是航母沒有彈射器(如采用滑躍起飛的)也有海水淡化設備及貯水池。因為生活用水及機器等用水也需要淡水，考慮從陸地上補給隻是一些近海防衛的護衛艦而已。有了海水淡化裝置，軍艦遠洋作戰能力大大增強，對補給依賴低，航母是遠洋型的，不能沒有海水淡化裝置。有彈射器的航母不僅生活淡水消耗量大，彈射器消耗量更大，每起飛一架飛架約消耗1噸淡水。目前海水淡化技術比較成功的有低壓蒸餾及膜透法。其中膜透法已廣泛用於民用海水淡化水廠。當然，有了淡化設備還必須有貯水池，用於貯備淡水。

　　二、 高壓水泵、鍋爐和加熱裝置

　　高壓水泵是把淡水從貯水池抽入鍋爐，以抵消釋放蒸汽而消耗的淡水，由於鍋爐在使用時壓力很高，高壓水泵必須有很高的壓力才能補充進去。高壓水泵是根據鍋爐內淡水量的多少自動補充的，不過早期的是手動控製的，顯得比較落後。鍋爐是提供蒸汽的設備，實際上鍋爐就是一個儲能裝置，民用的鍋爐比較多，航母用的鍋爐原理上與民用沒什麽區別，不過航母的鍋爐更大，耐壓更高，安全要求更高，即使如此，美國與英國航母還是發生過鍋爐方麵的事故。在對水質要求上也高，想想看，鍋爐發生事故會是什麽後果吧。加熱裝置很多，不過美國現役核動力航母都是利用反應堆加熱，以保證其有足夠的能量釋放給彈射器。加熱裝置也是受控的。但在戰爭時期其鍋爐是不能熄火的，以保證緊急情況下起飛飛機。

　　三、 開口活塞筒體、活塞、引出牽引部分、U型密封條

　　航母所用的彈射器早期采用閉口活塞，不過需要一個非常長的動力傳動杆把蒸汽能量傳給需起飛的飛機，由於幾十米長（近百米）的傳動杆中間無支點，存在傳動杆下垂現象，而且會經常把傳動杆頂彎的事故發生。後來工程師們把傳動杆推力改為拉力起飛飛機解決了這個問題，但是發現活塞與傳動杆連在一起重量實在太重了（大部分重量是傳動杆），由於起飛時間短，蒸汽很大一部分做功都做在了活塞與傳動杆上，而且停止時還必須用緩衝器。後來工程師們采用活塞開口，活塞環的動能直接從開口處把能量傳出去，由於取消了傳動杆，大大減少了重量，也同時提高了效率，可以毫不誇張地說這是一場彈射器的革命。所以這種方法一直沿用至今 。

　　當然，由於采用了開口活塞筒，其開口對稱的筒壁需加厚，否則在蒸汽的高壓下開口處會增大，從而導致密封不緊、蒸汽外泄。實際上，除對稱筒壁加厚外，開口活塞筒外壁也有加固措施。由於采用了開口活塞筒，最大的麻煩是活塞的密封刀經過開口時的密封問題。

　　活塞與普通活塞沒什麽兩樣，不過在彈射器上的活塞較長一點，一是增強其穩定性，二是由於密封刀必須非常薄，而推力又比較大，隻有增加密封刀寬度解決，密封刀寬度增加了，活塞也需長一點。雖然活塞長了，重量並不增加多少，原因是其中間是空的（並非完全空，還有部分鋼構），而且活塞為雙向密封的。
　　引出牽引部分是通過密封刀與外部件連接起來的，但彈射器最大的麻煩之處就是在密封刀與U型密封條處。由於密封刀經過時必須把U型密封條在接口處頂開，頂開後與密封刀接縫處肯定會泄漏蒸汽，如果U型密封條的密封力越大，密封越好，但密封刀阻力也越大，U型密封條磨損也越快，為了很好地解決密封、運行阻力、及U型密封條磨損問題，美國率先采用了高壓細流水密封解決了這個問題。雖然還會有些蒸汽外泄，但密封刀的磨擦阻力與U型密封條磨損已經大大改善了。不過大家不要認為這樣就完美了，U型密封條磨損仍然是困擾彈射器的最大心病，日常維護與檢修都比較麻煩，雖然一直在不斷改進材質及采用新技術，但至今仍不能令海軍們滿意。

　　四、 導氣管、模度氣動閥門、排氣閥
　　導氣管是把鍋爐裏的蒸汽導入彈射器，以迫使彈射器工作，模度氣動閥門的作用是控製蒸汽進入的速度，由於氣動模度閥門有開關迅速及開度易控製的特點，所以氣動模度閥門可以控製蒸汽壓力而達到控製彈射器的目的，排氣閥作用是把活塞筒內的蒸汽排出去。正常運行的順序是：

　　第一步：彈射飛機

　　當鍋爐的蒸汽可以滿足彈射使用時，模度氣動閥門才能打得開，這時飛機發動機起動，同時彈射器作信號發出，工作側氣動模度閥門打開，同時返回側排氣閥打開，活塞在高壓蒸汽推動下同時通過密封刀推動牽引部分帶動飛機，使飛機高速運行，活塞另一側筒內的則因壓力劇增使餘氣從排氣閥迅速排除，當達到起飛速度時，工作側氣動模度閥門開閉，同時排氣閥也開閉，由於活塞沒有了外力（蒸汽推力），同時也由於排氣閥開閉，使活塞運行時受到極大阻力而停止。當然，為了安全起見，返回側還是裝上了緩衝器。
第二步 ：彈射器返回

　　為了起飛另一架飛機，彈射器必須在極短的時間內返回，返回時與上述程序相反，返回側氣動模度閥門打開，同時工作側排氣閥打開，活塞在蒸汽壓力下返回到原位。當然，返回側的壓力沒有彈射側的高，因為隻是讓彈射器回來而已，過彈射器返回不同於工作。工作時，隻要飛機起飛了，彈射器立刻停止，而不管彈射器在什麽位置（當然不能到頭），而返回時則需要彈射器準確地停在起飛飛機的位置上，為方便起飛飛機，同時以減少起飛時間。

　　安全閥時為了防止彈射器筒體內壓力過高而采用的保護設備。

　　五、測距儀、壓力傳感器及控製係統

　　安裝在彈射器上的測距儀可以精確地測出彈射器位置及彈射器的速度，而兩側的壓力傳感器可精確地讀出彈射器內的壓力，這些數據以極快的速度送入智能控製處理器（相當於PLC），智能控製器處理這些數據後，準確地控製氣動模度閥門，從而達到起飛飛機的目的。也能通過控製氣動閥門使彈射器返回到原來的位置。

　　彈射器以外還有其它儀表，如鍋爐的水位計、溫度計和壓力傳感器等，智能控製器總體控製，統一管理，使彈射器效率大大提高。

　　其實這隻是對蒸汽彈射器的簡單描述，具體細節如：材質、尺寸、參數等許多內容無需在此贅述，大家隻需簡單了解一下就行了。

　　下麵是某位網友提供的蒸汽彈射器的示意圖，部分參數是錯誤的，不過大家知道是怎麽回事就行了。如下圖：

　　其實大家不要以為以上就是航母彈射器的全部內了，實際上還有彈射器固定裝置、降溫裝置及便於維修的通道等，同時至少有好幾百口人因為彈射器在航母上混飯吃呢。蒸汽彈射器主要有以下缺點：

　　1、 維修及維護成本大，U型密封條更換麻煩，對材質要求高；
　　2、 使用蒸汽彈射器成本大，效率低，配套設施多，係統煩瑣；
　　3、 需消耗大量淡水，美國曾為此考慮過蒸汽冷凝回收裝置，終因體積大及效率低而取消。

　　雖然彈射器在不斷改進，但海軍們對彈射器頻頻的事故越來越不滿，於是電磁彈射器應運而生了。我國對蒸汽彈射器製造經驗為零，使用及管理、維護經驗也為零。所以本人認為我國發展航母不要用蒸汽彈射的，而是直接用電磁彈射的。雖然我們沒有經驗，但其它國家也無這方麵的經驗啊。如果我們研究蒸汽彈射器的說，先撇開沒有製造及使用的經驗不說，也不提蒸汽彈射器有那麽多的缺點。到我們經驗成功時，發現人家電磁彈射器也有了相當的經驗，整整比人家落後一代呀！

　　目前我們沒有彈射器，人家也不會賣給你，但航母也不能遲遲不上馬，所以可以采用滑躍起飛，預警機可以通過助推器實現起飛（本人已介紹過），等電磁彈射器成功了再裝上電磁彈射器。老是上馬那些別人都不想用的東西那才是浪費納稅人的錢呢。

　　本人在某些地方看到，說航母上的大型升降機我們也無法解決？天啊，這會是真的嗎？大型升降機我們已經有很多經驗了，民用也很多啊，不就是通過液壓升降杆來控製嗎？在日常生活中看到的挖掘機、裝載機等好多地方看到通過液壓控製的。大型升降機應用到航母上是有一定的困難，但與彈射器比簡直是小兒科。不僅彈射器、升降機，巡洋艦我們也需要，並不是說我們為了遠洋去稱霸，而是武裝我們，維護我們尊嚴的需要啊！