電磁彈射是硬道理

朱國順

6月17日11時許，中國第一艘彈射型航母福建號，萬眾矚目中在上海下水。它采用平直通長飛行甲板，配置了電磁彈射裝置。

電磁彈射是硬道理。它代表著當今最先進的航母技術，有沒有電磁彈射，是現代航母是否先進的重要標志。

百來年前航母剛剛誕生時，還處于慢速輕型螺旋槳飛機時代，艦載機只需要在航母上滑行幾十米就能自主起飛離艦。極端情況下，比如珍珠港事件后美國為了報復日本，派杜立特的B-25重型轟炸機搭載航母去轟炸東京，就只能把飛機上的槍炮等拆除減輕重量，并且飛行燃料只夠有去無回的一次性單程飛行。

二戰后隨著噴氣機時代的到來，飛機性能得到巨大提升，重量和起飛速度隨之大幅度增加，必須借助外力來幫助從航母上起飛。這種外力分簡易和全能兩種方式。簡易版的是滑躍起飛，在航母前部設置12至14度上翹角的滑躍甲板，幫助飛機產生上仰力，起飛重量一般不超過25噸;全能版的就是彈射起飛，飛機重量可比滑躍起飛增加10噸左右。別小看這幾噸分量，戰斗機因此可以滿載燃料和彈藥起飛，直接提升作戰能力，還可起飛固定翼預警機等特種飛機，航母能形成配套齊全的完整作戰能力。

彈射器作用巨大，但制造極為復雜，戰后70多年間只有美國一家造出了實用的蒸汽彈射器，也讓它憑此擁有唯一的全功能航母艦隊。進入新世紀后電磁彈射時代的到來，給航母發展帶來了深遠影響。電磁彈射原理簡單，運用電磁作用產生電磁推力使物體加速。難點在于，它需要瞬間產生極高的電磁推力，并且需要短時間內反復產生這樣的推力，這就給工程制造帶來了極大困難。

電磁推進設想提出在19世紀初期，直到1978年，才有人在5米長的導軌炮上，把一顆3克重的塑料彈丸，加速到每秒5.9公里的速度。這顆微不足道的小彈丸，揭開了電磁推進大帷幕。1988年美國有人提出，要在世紀之交通過電磁推進在3秒內把30多噸的飛機加速到150節。這個目標，實際上就是要實現航母電磁彈射。

電磁彈射極高的瞬時能量、反復不斷的重復能量，需要設置強迫儲能裝置用于儲備電能以備發射使用，制造和實現夠“勁”的儲能裝置，就成了解決問題的關鍵。

以航母實際運行需求來看，電磁彈射系統的強迫儲能系統，要求在45秒內充滿所需要的能量。國際上實驗數據表明，目前最大艦載機起飛需要電能約120兆焦，每個強迫儲能系統最大儲能要達到140兆焦，充電功率需要4000千瓦。如果是數個彈射器，就需要相應倍數的功率，加上其它用電需求，對艦上電能總功率要求很高。強迫儲能裝置是電磁彈射器關鍵瓶頸，也一直是各國最高機密，再多介紹航母電磁彈射的文章，講到這一部分，都漸漸王顧左右而語焉不詳了。當然，任何國家如果突破這一瓶頸實現電磁彈射，就是超級科技成就了。

當今世界上研制成功電磁彈射器的，只有中美兩國。技術路徑可分為中壓交流和中壓直流兩種方式，中壓交流容易“夠力”但不夠穩定，中壓直流“夠力”難度高但更加穩定。世界首款電彈航母福特號采用中壓交流，2013年11月下水后至今故障不斷，設定的故障周期為4000次彈射出現一次重大故障，實際才100多次就發生故障，以至于特朗普多次揚言要拆掉電磁彈射重新裝回蒸汽彈射器，把美國軍方嚇得不輕。

電磁彈射難度很大，但相對于蒸汽彈射，它的技術優越性也很大。首先是電磁彈射系統簡潔合理。目前世界唯一的C13系列蒸汽彈射器，每次彈射需要大約614kg蒸汽，系統復雜龐大，電磁彈射系統至少可以節省一半重量和空間。第二，電磁彈射器彈射效率高。蒸汽彈射單日最大架次不到200架，電磁彈射單日可達270架次，同樣航母一個頂一個半。第三，電磁彈射作用力平穩，對艦載機和飛行員很有利。蒸汽彈射在行程初期作用力達4到6G，飛行員很難受，但行程末端已無力無效，全程平均作用力只有2G，電磁彈射作用力始終保持在3G，加速均衡穩定。第四，電磁彈射器可以精確調節彈射功率，適合大中小型各類飛機，特別是輕型無人機的使用。

對于現代航母來說，電磁彈射是硬道理。