航母舰载机升降机技术的原理、特点?
航母舰载机升降机技术的原理、特点？
♂☆沉默づ♂隐退 航母是用在航母上弹射起飞飞机的。 早期的螺旋桨式飞机由于起飞速度不大，可以轻易从甲板上自行滑跑起飞，但喷气式舰载机的重量和起飞速度急剧增大，只能通过起飞了。不仅使飞机在航母上起飞成为可能，而且可以综短起飞时间、减少油耗。因此虽然每起飞一次需要消耗1吨多淡水及强大功率的代价，但总的来说还是划算的。从航母的发展至今，也在不断改进，于之前相比，功能更先进，效率也更高。其中这一独门科技术研究外界虽知之甚少，但其中投入的物力及财力却非常的庞大，与其它部门高科技相比丝毫不显逊。
的工作
１．拖索式弹射和前轮弹射
舰载机起飞时都是利用轨道上的滑块把飞机高速弹射出去，而依据舰载机与滑块的联结方法，弹射方式可以分为拖索式和前轮牵引式弹射。
拖索式弹射时，甲板人员先用钢质拖索把飞机挂在滑块上，再用一根索引释放杆把其尾部与后端固定住。弹射时，猛力前冲的滑块拉断索引释放杆上的定力拉断栓，牵着飞机沿轨道迅速加速，在轨道末端把飞机加速到直起飞速度抛离甲板，拖索从飞机上脱落，滑块返回起点准备下一次工作。
前轮弹射方式是美国海军1964年试验成功的。舰载机的前轮支架装上拖曳杆，前轮就直接挂在了滑块上，弹射时由滑块直接拉着飞机前轮加速起飞。这样就不用8－10甲板人员挂拖索和捡拖索了。弹射时间缩短，飞机的方向安全性好，但这种舰载机的前轮要专门设计。美国海军核动力航母都采用了这种起飞方式。
２．航母导流板
在弹射前，舰载机的喷气发动机已经全速运转，此时它向后喷射出高温高速燃气流，对它后面的飞机和人员危害甚大。这时后方张起的挡板可使燃气流向上偏转，不会喷向后面的甲板了，这些挡板就叫做“偏流板”或“燃气导流板”。
一般来讲，每个后面有一组共3块燃气导流板。当单发飞机起降时张开正中一块；当双发飞机起降时三块都张开。为了降低燃气流的灼热温度，燃气导流板后面都装有供冷却水循环流动的格状水管。
的类型及功能
发展中曾五花八门，经历各种尝试，虽有好多并未能用于实战，但并不代表其不成功，只是在具体可操作性上及部分性能对材料要求上存在一定的矛盾。故而并未进行实用，在类型上、功能上非常多，现介绍几个典型例子。
１．弹簧复力
玩过弹弓的人都知道把石子弹出去的道理，而飞机在起飞的过程中
也确实是加速度做功的过程，由于做功时间短，负荷冲击性相当大，这对一般机械来说是个无法克服的问题。而弹簧复力则是利用直线电机或储能机构把弹簧拉伸到储能位置，利用制动机构保持能量不释放，而工作时则利用控制系统断开制动机构，弹簧在复力下拉动动飞机加速，飞机在自身发动机及的合力下加速，初始工作冲程一般只有60米。不过遗憾的是这种不能直接把飞机弹射起飞，飞机必须在发动机的推力下滑行一段才能起飞。而且这种在实际研究中是把弹簧放置在开口的滑道里（内口带润滑油），目的是不让工作时不对周围产生影响，而且这种大功率弹簧对材料要求严格，试想一下这么大功率的弹簧在航母服役期间不更换，对材质要求是多么刻苛，即使是滑道，其精度也要求非常高。这种弹射飞机次数不高，因为它是靠储能机构完成储能的。更要命的是这种初始时拉力非常大，飞行员会发生短时的晕厥现象。对飞机的机构强度也要求相当高。而工作末端拉力又非常小，关键时候不能助推起飞。但这种效率高，停止无需采取缓冲手段。
不过，据个人分析，这种用在老瓦上用于起飞预警机应该还是可行的，虽不能达到起飞，但经过滑跃板时起飞绝不成问题。
２．势能
这种是利用坡度使飞机起飞，通过升降机等手段将飞机运至坡顶，工作时飞机将在重力及发动机推力的合力下加速，并实现起飞。这种实际上是势能释放做功过程。在飞机下滑的过程中，其路线是平滑的，曲线的，是根据运动时轨迹及受力而确定的。这种的优点是技术成份低，连阿三那样的国家估计也没问题。而且在飞机起飞过程中飞行员不会承受过份迫力，血液不会过于集中从而导致暂时晕厥现象。缺点是需要建一个很大的坡面，工艺上复杂不说，运行时航母风阻力增大，隐形效果不好，更重要的是起飞频率低，影响其它设备使用，还需要配套大功率的升降机等。
不过这种也可用在陆基上，大家认为陆基上用完全是浪费，但其实由于可以减少飞机油耗，缩短起飞时间，紧急情况下意义上非常大。而且可以实验的性能。在陆基上，这种需要有山坡的地方才具备条件，不过有意思的是这种方式起飞也可用于飞机降落，当飞机降落时，关闭发动机，飞机在惯性下继续滑行，经过一段距离进行爬坡，在爬上坡顶时飞机的速度自然降到相当小的速度，节省了能源，又同时利用坡度使飞机减速。在海上一般比较适用于无动力的海上浮动机场，当
然做的比较大一些而已，同样，也可利用坡底进行飞机着降。
３．燃气
燃气在结构上与蒸汽有些相似，只不过是蒸汽的两端进气口变成了燃烧室，其中还原剂及氧化剂是通过高压注入的，不过是受控的，并且是持续注入的。当工作时，还原剂及氧化剂向燃烧室高
压注入，点火装置使还原剂及氧化剂在燃烧室内反应并产生大量的热，气体推动活塞做功，由于还原剂及氧化剂持续注入，活塞将在气体不断推力下高速运行，从而使飞机起飞。当飞机起飞后还原剂及氧化剂停止注入，并打开燃烧室通气口，同时返回端的燃烧室通气口关闭，活塞会立即停止。返回与上述过程相同，只不过燃烧室及高压注入设备比工作的小而已。这种是靠控制注入还原剂及氧化剂来控制的，优点是不需要淡水，工作及返回时间短。但缺点特别多，首先是燃烧室的耐高温及防氧化等条件高，筒壁强度及耐高温要求高。注入还原剂及氧化剂的控制要求精准、数据反应快，有一定的危险性，消耗价格昂贵的液体还原剂及氧化剂，故障率高，排除大量气体污染及红外辐射等许多不利因素。因此这种实际上只是理论上进行讨论分析过，并未有大型实践的记载。
４．蒸汽
这种是目前在役航母使用的。1950年8月，英国在“英仙座”航母甲板中线上安装了一台动力冲程45.5米的BXS－1蒸汽，试验获得初步成功。美国海军购买了专利并最终将其发展成熟。蒸汽是以高压蒸汽推动活塞带动弹射轨道上的滑块把联结其上的舰载机投射出去的。美国的C－13－1型蒸汽长76.3米，每分钟可以弹射2架舰载机。如果把一辆重2吨的吉普车从舰首弹射，可以将其抛到2.4公里以外的海面，可见其功率之大。但蒸汽工作时要消耗大量蒸汽，如果以最小间隔进行弹射，就需要消耗航母锅炉20%的蒸汽。现在，美国正在研制新型的电磁弹射方式，但近期内难以投入实用。
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５．电磁
这种是未来航母的，它分为两种，分别是电磁线圈及电磁轨道。这两种其实也就是交流直线电机和直流直线电机。这里主要简单说一下电磁线圈。
电磁线圈工作原理实际上就是交流直线电机的工作过程，直线电机与旋转电机不同，我们日常看到的许多电机都是旋转电机，只有车床上才能偶尔看到圆筒式直线电机，而且功率都不是很大。电磁线圈的直线电机功率却很大，其线圈为U型，中间为动子，在三相旋转磁场拖动下做直线运动，改变相序会改变运动方向。电磁线圈与普通大
型平板型直线电机不同，它不仅有复杂的强制冷却系统，而且在每一段的功能都不相同。举例说明如下：
电磁线圈共长180米，其中A段为复合线圈长40米，分别为启动时及停止返回时用，为高压大功率变频器控制。B段为加速做功段，长90米，为弹射飞机做功段。C段为静磁减速段，长20米，此段线圈为直流静磁场，动子经过时通过滑道构成回路在切割静磁力线时会受到强大的阻力。D段为返回线圈段，此线圈的相序与加速段相反，动子会受到强烈的反接制动停止并被近视初入的速度返回。首先是动子（在旋转电机里称做为转子），它本身的重量被限制在1吨以下，内部有超导体线圈，并有滑道固定以致在拖动飞机时受力不均而导致影响运动，这与蒸汽的活塞防止受偏心力而产生的影响一样。
首先，当飞机发动机点火时，电磁在变频器拖动下会经历一个比较平滑的受力过程，也就是的推力增加是一个平滑的增加过程，对飞行员及飞机都是一个相当好的保护，当从A段进入B段时，受力也是一个平滑的过度，在B段中已没有变频拖动，而改为工频（当然相对于发电机来说的工频，大家千万不要以为是50Hz），B段中虽速度增加，但受力却变化很少（线圈分布并不是均匀的），对飞机及飞行员无不适感觉。当然在动子进入B段后A段的变频工作开始降频并停止。B段可以使飞机加速到起飞速度，当达到起飞速度时B段电源停止，动子不再受力，飞机在发动机推力下离开动子并起飞。这里有一点确认的是，那就是在B段90米之内飞机肯定会被加速到起飞速度的，如果达不到，那么配套的发电机工作频率要增加，电磁的电源是可变的，即发电机的频率会根据情况受智能控制器控制，且过载能非常强，散热系统先进。经过B段后动子不再推动飞机，也没有电源，只能在惯性作用下进入C段，经过C段会受到强大的制动力，估计动子出了C段后速度将低于50米/秒，进入D段后动子受到反接制动停止后并几乎按进入速度返回，经过C段后速度将低于30米/秒。需要提醒大家的是C段为静磁阻力，所以当初出入的速度越大，制动力也越大，而返回时速度小，当然制动力也小。出了C段的动子在惯性下自由运动经过B段，当然要说一点点阻力都没有是不可能的，但是速度基本变化不大，进入A段时速度仍会接近30米/秒的。进入A段后变频器的相序为反相，即为反接制动，不过这受智能控制器控制，从而使动子能准确的停止原位置上。以备弹射下一架飞机。
早先试验的电磁线圈体积很大，动子很重，损耗很大，散热系统复杂，而且配套的发电机（电
源）必须能承受很大的过负荷能力。但随着超导体及非晶合金等一系列材料的出现，这些问题已得到较好的解决。电磁线圈由于启动时受力增加有一个平滑的过程，因此对飞机及飞行员都是一个很好的保护，而且不需要淡水，维护量小，配套设施也比蒸汽少的多。性能也更可靠，更重的是其可以在无风及航母停止情况下弹射飞机，大大减少应敌时间，作战效率大大提高。由于电磁自动化程度高，控制性强，在下一代航母上将会看到它的影子。希望中国的未来航母采用电磁，而不用蒸汽。
６．火箭助推
其实为箭助推严格的说应该是助推器，而不是，不过都是使飞机起飞所以仍称之为，其实叫什么并不重要，重要的是其实用性。火箭助推可以使飞机起飞，在飞机起飞后助推自动分离，而且每分钟起飞架次可以相当多，结构简单，根本不需要象蒸汽那样的许多配套设施。但相比之下却存在许多不足，首先是尾流喷射挡板需改进，因为为箭助推器的尾流比飞机发动机的尾流还要强，所以对甲板后面及周围的人或设备会产生更大的威胁。在助推中会产生大量的污染物，而且成本高，用一次性的助推会让经济不强的国家畏而却步，多次重复使用的必须配快速打捞艇、验伤设备、其本身也要有定位系统等，加起来成本也不低。最重要的是其安全性一直受到质疑。
７．斜角，它与通平直的甲板不同，它的起飞甲板是斜的，其余部分的甲板仍是平直的，也就是
说其沿起飞方向有一个仰角，但是平直的。弹射起点在甲板下方的机库里。这种做功更大，而且其起飞甲板由于是斜角的，所以在平时不能存放其它东西，而且风阻力大，不过这种距离可以更短一些，因为其向上有一定的仰角，可以增大飞机升力。
其他
以上只是简单介绍了一下各种发展及研制情况，其实飞机不光是弹射起飞，在航母上降落也是一门大科学，目前应用在航母上的助降系统是菲涅耳光学助降系统，它可以自动引导飞机，尤其是夜间降落。由于飞机着舰的速度特别快，而且必须要在很短的距离停下来，所以会产生很大的冲击力，对甲板、飞机结构及飞行员都会产生影响。将来的航母的甲板会更长，以利于起飞和特别是为了降落的安全性，不过将来的航母机库会更大，系统及防卫武器会更先进。而助降系统将更安全。
其实航母也有不用弹射起飞的，如滑跃起飞，目前在大连的老瓦就是利用滑跃起飞的，不过滑跃起飞要求战机必须有很大的推力，优良的气动布局
，较轻的重量，而且这种起飞还不能用在预警机上，在信息化战争的今天，没有预警机就相当于没有眼睛，做战及防卫能力会大打折扣的。还有一种短距离垂直起飞的飞机，但载弹量及作战半径都不能满足作战的要求，尤其是对手比较强的时候。当然美国下一代飞机JSF将会把战机性发挥到前所未有的高度。JSF联合攻击机不但可以执行对空、对地、对舰等多功能任务，而且可以垂直起降，完全不受起降
环境限制，到那时航母上将不需要弹射起飞了，可能退出历史了。需要指出的是JSF战机不仅可以在航母上，甚至可以在驱逐舰、两栖攻击舰及潜艇上起降，战机的威力将会有历史性的突破。
其实在利用上可以灵活一些，那就是不要仅限于弹射飞机，也可以弹射导弹（斜45度对空）。由于导弹不象飞机，它没有人员，整体性好，结构更坚固，弹射时可以承受更大的加速度，估计可以在弹出时达到200米/秒，这样不仅可以缩短导弹攻击时间、增加导弹射程，对方发现困难等好处。因此用来弹射应该是可行的

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