真空式飞机弹射器

江村++曾慧++钟妤

【摘 要】为了降低飞机弹射器的制造安装和使用维护成本，发明了一种真空式飞机弹射器。该种真空式飞机弹射器采用民用技术，不但性能安全可靠，而且制造安装和使用维护费用费用低廉。从而解决了目前使用的蒸汽弹射器或正在准备使用的电磁弹射器技术要求高、制造安装和使用维护成本高昂的问题。真空式飞机弹射器的技术特征是：将卷扬机所做功的能量储存于无穷无尽的大气之中，节省了蒸汽弹射器或电磁弹射器的关键设备——蓄能器，并且可以在短暂的时间内将储存在大气中的能量快速均匀地释放出来，从而达到弹射飞机的目的。

【关键词】弹射器 飞机 航母 卷扬机 真空管 活塞

【Abstract】 In order to reduce the manufacture of aircraft catapult installation and maintenance cost， the invention of a vacuum type aircraft catapult. The vacuum type aircraft catapult the civil technology， not only safe and reliable performance and manufacturing installation and maintenance costs low. To solve the steam catapult currently in use or are ready to use electromagnetic catapult technology requirements high， manufacture， installation and maintenance of the use of the high cost of. The technical characteristics of vacuum type aircraft catapult is： will hoist acting energy storage in the atmosphere of the endless， saves the key equipment of the steam catapult or electromagnetic catapult， accumulator， and can in a short period of time will be stored energy in the atmosphere are the release of uniform， so as to achieve the purpose of aircraft ejection.

【Key words】 catapult； aircraft； aircraft carrier； winches； vacuum tubes； piston

飞机弹射器是航母上最重要的设施之一，有弹射器航母的海空作战能力要大为提高。飞机弹射器也称为飞机助飞弹射器，在飞机被发明的时候就已经出现，至今达100多年了。和莱特兄弟同期的兰利，首先利用弹簧和滑道进行助飞，而莱特兄弟则利用落重弹射器成功进行了动力飞行。飞机弹射器发展至今，尝试过的弹射器的种类非常多[1-3]。但到目前为止，在航母上使用的弹射器多为蒸汽弹射器[4-8]，电磁弹射器[9-14]正在准备投入使用。

1 蒸汽弹射器

蒸汽弹射器历史悠久，发展中也经历过很多的变化和演进，目前使用的主要有用于尼米兹级的是C-13-2型蒸汽弹射器及戴高乐的C-13-3型蒸汽弹射器。蒸汽弹射器的难点主要有：开口气缸、金属密封条、储汽罐、开口气缸、水刹器、弹射梭返回绞盘、进汽控制阀门等。蒸汽弹射器，不仅造价高，维护费用也高的惊人，一艘同排水量的航母，有弹射器的比没有弹射器的使用费用高三分之一，增加的也就是蒸汽弹射器的使用费用。总之，蒸汽弹射器的主要缺陷是：结构复杂，配套设施多，系统烦琐，各个环节要求高，效率低，制造、使用、维护成本大，需要消耗大量淡水。

2 电磁弹射器

由于蒸汽弹射器存在以上不足，从而催生了电磁弹射器。电磁弹射器的难点主要有：强迫储能装置、大功率控制装置、直线电机、中央控制系统等。电磁弹射器是原子通用公司和诺格公司合作，几万人花费一百多亿美元，耗时近10年才研制成功。目前美国的电磁弹射器已经成功经过了很多次弹射试验。与传统的蒸汽式弹射器相比，电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。电磁弹射器的缺点是：一是过载能力较差，而且一旦过载就有可能造成设备的损坏；二是电磁弹射器需要高压大功率电机，无论是直流或是交流电机控制器的核心部件要求苛刻，价值不菲；三是电能储存问题，电磁弹射器瞬时功率大，负载变化大，要有一个大容量储存电能的部件，能快速充电、迅速放电，可以多次重复使用又要相当使用寿命和期限，其难度甚至比电磁弹射器本身更加難以制造。总之，电磁弹射器的主要缺点就是技术要求高、造价高。

3 真空式弹射器

真空式飞机弹射器[15]，如图所示：包括卷扬机、真空泵、真空管、活塞、滑轮、挂钩，其特征是：卷扬机、真空泵、真空管、滑轮固定在舰体上，真空泵通过管道与真空管尾端连接，活塞设置在真空管内，卷扬机通过钢丝绳绕过滑轮与活塞连接，挂钩固定在钢丝绳上。图1为待弹射时的示意图，图2是弹射途中时的示意图，图3是弹射结束时的示意图。

首次使用时，活塞需靠真空泵将其抽吸至真空管尾端，以后真空泵只需维持真空管内的真空度即可。每次要弹射飞机时，先启动卷扬机，通过钢丝绳将挂钩、活塞拉倒飞机起始位置并使挂钩挂住飞机的前轮架后制动停住。得到起飞指令时即松开卷扬机制动，活塞在大气压的作用下往真空管尾端加速运动，并通过钢丝绳使挂钩连同飞机一起往前拉，助力飞机加速直至起飞，从而完成一次弹射飞机的过程。

4 结语

真空式飞机弹射器，其主要特点是：将卷扬机的动能储存在大气压力中，与目前已经使用的蒸汽弹射器或正在准备使用电磁弹射器比较，具有结构简单、造价低廉、操作方便、性能可靠、使用及维护费用低廉、效率高、节能环保，技术要求不高，非常适合目前在我国航母上应用。

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