电磁弹射器的弹射车为什么要用铝制成?

闫孙

作为蒸汽弹射器的替代者,电磁弹射器在诞生之时就表现出了更高的效率以及更灵活的使用方式。和所有的武器装备一样,电磁弹射器在项目的后续阶段也需要进行不断的测试才能最终投入使用,而其中,最重要的一项测试项目就是弹射和舰载机等同重量的钢制道具车来测试电磁弹射器的可靠性以及功率。但是需要提及的是,虽然弹射测试的道具车使用了大量的钢以达成和舰载机一样的重量,但是弹射器的结构部件却都是由铝进行制造的。

相比钢,铝合金在耐热性上要略逊一筹,但是在结构密度和弹射惯性上,铝合金在运用时却有着无可比拟的优势。说到结构密度和弹射惯性,就要了解弹射器工作的方式。和蒸汽弹射器不同,电磁弹射器虽然可以控制弹射功率,但是由于是直流电源,所以在弹射时电磁弹射器的惯性是远远高于蒸汽弹射器的,而铝合金在弹射过程中表现出来的摩擦力减小就可以很大程度的避免弹射功率较大而造成的弹射器寿命损失,并且铝合金构件在完成一次弹射活动之后,复位的过程也要比钢制构件要快很多。

此外虽然铝合金的耐热性比较差,但是在散热性上铝合金却要比钢制构件好太多。在电磁弹射器的弹射过程之中,除了供电量上的弹射次数限制,就只有弹射器的结构温度过高才会导致弹射任务暂时停止。也就是说,电磁弹射器的实时温度将会决定着舰载机出动的频率。使用钢材料的话,由于散热性较差,可能在一个梯次的弹射任务结束以后,电磁弹射器就会发生结构故障,所以使用铝合金来构成电磁弹射器的导轨和转子是非常有必要的。


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电磁弹射器是目前主流也是最前沿的弹射器发展方向,像美国海军服役的新一代福特级超级航母,就采用了电磁弹射器,相比于传统的蒸汽弹射器,电磁弹射器能够弹射的飞机种类齐全,从几吨的无人机到几十吨的有人机都可以从容弹射,而且在弹射效率和速度上都要比蒸汽弹射器更好。

电磁弹射器以电磁力为动力源,不仅结构简单、体积小、重量轻,能够大大减少舰上占用空间,而且无需提前预热,可以应付各种紧急情况;其弹射力量从初段到末段始终如一,可让舰载机比蒸汽弹射器多载重8-15%;所需的维护工作量和操作人员则要比蒸汽弹射器减少30%;推力输出可以精确控制,适合种类更多的舰载机,特别是未来的无人机上舰。

目前福特级航母虽然已经装备并服役于美国海军,在去年服役后的第一周后就进行了首次实战工况下的弹射,意味着美国海军装备研发的电磁弹射器已经具备初步的作战能力。

在服役前进行过多次的弹射试验,无论是陆地试验还是实舰测试的新闻都是满天飞。


福特级航母在进行电磁弹射器测试的时候采用的道具车是钢制的,而且是一辆重达36吨的钢制道具车,36吨的重量要比美国海军装备的F/A-18超级大黄蜂和即将装备服役的F35C的最大起飞重量高五六吨,刚好满足现役和后期的升级后增加的重量。

虽然弹射测试的道具车是钢制的,但是整个电磁弹射器的结构件却大量采用了铝制部件,首先电磁弹射器的直线电机的动子(相当于传统电机的转子)U型筒是采用铝制的,还有采用铝制部件的有电储能模块、循环变换器、电枢电流器(也就是弹射小车动子)和冷却系统大部分都是铝制的。

像上图中显示的一样,电枢电流装置和导轨之间在弹射时必然会有摩擦,而采用铝制部件既可以减少摩擦力,而且铝筒的质量很轻,远远小于传统的蒸汽弹射器的钢制活塞,质量更轻惯性也就更小,在弹射完返回的时候也比较容易,弹射完的减速导轨的长度也可以大幅度缩短。


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