下一代隐形舰载机是歼20改型、第二艘国产航母电磁弹射器可证明

随着江南厂第二艘国产航母成长的脚步越来越快,对这艘航母的存在已经丝毫不需要再怀疑,官方消息也已不止一次地提到第二艘国产航母。目前第二艘国产航母已经完成了龙骨的铺设,开始了模块化建造。据最新消息、航母的百米动力舱段已经成型,动力舱段纵向放在轨道上,与风雨棚内部的空间非常狭小,就此可以说明,全舰最大宽度在42米之上。将直逼美国的10万吨级尼米兹级航母的最大宽度。

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中船背景图:第二艘国产航母

有媒体认为第二艘国产航母可能会采用核动力、直通甲板、电磁弹射等多种设计和技术。但我国航母用核动力目前还处于初级开发阶段、后面还有技术验证、综合可靠性验证的漫长历程,目前还赶不上第二艘国产航母的建造进度。然而、有直通甲板、电磁弹射的应用是铁板上钉钉的事。

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我国试验弹射起飞显示电磁弹射(右)比蒸汽弹射速度快

如果尺寸相仿于美国尼米兹级航母,就说明第二艘国产航母吨位真的是在10万吨左右,为什么由第一艘国产航母的6.5万吨直接跃升至10万吨?最大原因在于配装了全球最先进的电磁弹射器。通过卫星照片,就可以知道我国试验型电磁弹射器轨道长达120-125米,长于美国尼米兹级航母上的110米长的C13B蒸汽弹射器。

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美国尼米兹级航空母舰

电磁推进方式是人类继化学能之后的全新的能量输出方式,电磁推进方式分为发射和弹射两种,都是利用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速的。电磁发射和电磁弹射的区别是:

1、电磁发射中的弹丸一般都是几克到上千克,但是电磁发射的弹丸速度可以达到每秒几千米到几十千米,理论上可以达到上百千米。而电磁弹射的对象则是小到几千克的飞行模型大到几十吨的重型战机。电磁弹射的速度与电磁发射相比并不是很高。电磁弹射因为有人和精密器件影响也不能达到很高的初始速度。

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电磁发射的典型代表电磁炮

3、电磁发射的频率远大于电磁弹射。在电磁发射中,防空电磁炮要求数百发/每分钟的射速,反导电磁炮要求几十发/每秒的射速;而电磁弹射只需要几分钟做一次弹射。最典型的电磁弹射是航母上的有人飞机的电磁弹射。

4、电磁发射和弹射从结构上说,电磁发射一般都在发射管内部,可以承受高的过载。而电磁弹射由于载荷相对较大,一般都是骑在驱动轨道之上或通过连接机构输出推力。

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我国电磁弹射试验卫星图

电磁发射和电磁弹射的优点特点是:

1、火炮受化学能气体膨胀极速的限制,弹丸炮口速度上限在1千米/秒,极难再有大的提升。而电磁发射只要电源供能足够顺畅,弹丸初速几乎无限地提高,目前可达3千米/秒左右。高初速能增大弹丸射程和穿甲深度,提高精确度,进而提高命中率。

2、弹丸质量可变范围大。火炮发射一百公斤以上弹丸就很困难,发射装置已很庞大很难操作。而电磁发射的弹丸重量处于从几克至几百吨的广大范畴。发射装置受力机构简化很多,发射平台可储存更多的炮弹,可发射炮弹的种类几乎可以涵盖所有品种。

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中国电磁推进应用的大家马伟明院士(左三)

3、能源简易通用。液体发射药火炮及火箭的推进剂,都是极其昂贵的特种燃料,有毒易燃易爆是通病,并且不通用,导致供应部门效能低下。而电磁发射使用的普通燃料发电,没有危险性且成本低,而且只使用通用的电力做发射能源,极大地减小了后勤压力。

4、弹丸加速均匀、受控性好。火炮是采用改变装药量来控制射程,而电磁发射只需精确地控制电流,便可精确控制初速,可大大提高精确度,而且可以精确控制射程。

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金属风暴速射枪构造图(每分钟100万发)

5、工作性能优良。电磁发射不存在火炮突然撞击、加速度突变、点火和发射药燃烧不均匀而造成的延迟等问题,电磁发射几乎是匀加速运动,因此可发射精确度很高的智能弹药。电磁发射没有药筒,无需退弹壳,没有炮栓,大大减小了发射机构的体积,在多级电磁炮中可同时在一个炮管中加速几个弹丸,极大地提高射速,且电磁发射还有声响小、没有烟尘、炮口焰小、生存力高的优点。

电磁发射在其它领域的应用前景绝不亚于电磁炮。目前的火箭和航天运载工具都是使用化学能量做推进,其潜力基本已近极限。火箭发射的有效载荷和火箭质量比很小,发射成本很高。普通火箭发射一次有效载荷需6000美元/ 每千克。而电磁发射因可重复使用,发射有效载荷成本仅1.5美元/每千克。研究人员计划先用电磁发射把火箭加速到2千米/秒,然后火箭点火加速到10千米/秒。大大减少了成本和减小了火箭体积。另外、把小子弹加速到150千米/秒的高速,使其撞击轻核目标靶,将其动能转变为靶内的高温高压,以此进行超高速碰撞核聚变的研究。

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电磁轨道炮的原理图

从目前的顺利程度来看、我国的电磁弹射采用的是中压直流电的供能体制,要优于美国中压交流电体制的电磁弹射。美国的交流电需要转换成直流电才能被弹射器使用。而中国航母因为使用中压直流电的供能体制,电力推进系统和电磁弹射器不需要转换即可直接使用。美国福特号2013年下水,到目前还因电磁弹射供能不顺畅而不能正常服役。我国的国家级电磁弹射试验装置已弹射数千次,可靠性试验情况良好,主持研究的马伟明教授曾经表示:“电磁弹射装置是领先于美国的,后续上舰工作主要是出现严重问题的补救措施的制定”。

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歼20舰载机示意图

有人不禁要问,电磁弹射有这么多优点,这么高效和大推力,为什么我国的电磁弹射轨道要比蒸汽弹射长呢?短一点好不好?既重量轻又不用造那么大的航空母舰。难道是电磁弹射推力还赶不上蒸汽弹射?其实这样考虑是多虑了。早在30年前的1988年、美国做电磁弹射验证试验时,就曾把36吨的F14战斗机用3秒钟时间加速到150节(277公里)时速,推力不是问题。反而长期使用的可靠性和人体舒适程度(G值)是主要重点。另外、航母如果在动力足够的情况下,还是稍微大些的好,能力更强一些。还有一个重要考虑是,长一些大弹射器和大一些的航母可以上更重型的战斗机,比如最大起飞重量39吨的空军歼20隐形战斗机。因为如果要做舰载机,歼20还需要更大的机翼和加装起飞降落装置,歼20的最大起飞重量会增重到40吨以上,需要弹射的距离稍长些。而且歼20整机长度达到20.3米,航空母舰还是空间大些的好。所以从种种情况分析,我海军下一代舰载隐形战斗机是歼20的舰载改型,而不是性能不佳的歼31,这也是众望所归,有助于我国海军在2040年赶上世界先进水平,屹立于世界之巅。


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