無緣登上國產航母的蒸汽彈射器長什麼樣？_風聞

马氏体-2022-06-17 12:46

2022-06-17

今天，我國第二艘國產航母、第一艘彈射型航母、美國以外世界上第一艘超級航母——“福建艦”在上海江南造船下水，標誌着我國海軍建設邁上新台階。

與依靠艦載機自身動力滑躍起飛的“遼寧艦”、“山東艦”不同，“福建艦”利用彈射器輔助艦載機加速，只需要百餘米長的距離就能實現艦載機的重載起飛，大大提升了放飛艦載機的效率和機羣的作戰能力。讓我們尤為自豪的是，官宣“福建艦”使用了當今最先進的電磁彈射和阻攔裝置。

目前美國的“尼米茲”級航母採用蒸汽彈射器，即利用高壓蒸汽推動汽缸中的活塞，帶動飛機前進；最新的“福特”級航母採用電磁彈射器，使用電磁力（直線電機）驅動。

（美國“福特”號航母的電磁彈射器測試及彈射T45艦載教練機）

與蒸汽彈射器相比，電磁彈射器具有體積小、重量輕、效率高、彈射力度精準可調、可維護性好、不影響艦艇動力（蒸汽彈射的蒸汽來自動力系統，無論是用核反應堆還是燃油鍋爐“燒開水”，從動力系統取出蒸汽用於彈射都會影響艦艇動力；在先進的電力管理系統的支持下，靠發動機-儲能系統供電的電磁彈射器則不會影響動力系統的驅動力輸出）等優勢。

大國重器的研發，從來是“兩條腿走路”，在最先進的電磁彈射器之外，我國也佈局了傳統的蒸汽彈射器的研發。雖然它沒能登上我們自己的超級戰艦，但同樣是我國海軍建設的一個重要足跡。今天，就讓我們來窺探一番國產的蒸汽彈射器究竟是何方神聖。

參照上圖美國尼米茲級航母蒸汽彈射器的結構，核心部位是一組（兩條）長長的汽缸和沿着汽缸運動的活塞。美軍現役的C13系列蒸汽彈射器全長約百米，汽缸必須保證極高的平直度。

只有一種方法能夠生產這種超長、超精密的汽缸，那就是冷拔法。

這就是為什麼，由中船704所研製的蒸汽彈射器，會把一些關鍵部件的加工重任交給一家生產冷拔機和液壓油缸的民營企業——江蘇昌力科技發展有限公司。

從生產無縫鋼管和工程機械用的液壓油缸起家，昌力科技憑藉高超的冷拔技術，在軍民融合戰略的指導下進入軍工行業，為導彈發射系統等提供冷拔加工產品。2013年，在國內沒有其他企業投標的情況下，他們拿下了生產彈射器的項目。

上圖可能是彈射器所用的某種導軌，一組兩根，引導彈射器的滑動部件在其間高速運動。這同樣是超長、超精密的冷拔部件。當然，不可能做到一次冷拔出百米長的導軌，應該是由最長十餘米的分段組合而成的。

為什麼説這家企業參與的是彈射器項目呢（原視頻中只説是“國家十二五規劃一項超高難度的科研項目”）？

且看——

支撐導軌的導軌梁，採用的是與船體相同的AH36鋼板，使導軌梁與船體有相同的熱膨脹係數，防止導軌因温度變化而扭曲變形。

AH36鋼，是我國船用鋼板標準中的一種高強度（屈服強度≥355MPa）船用鋼板。而從烏克蘭買回來的原“瓦良格”號航母（“遼寧艦”的前身），在一般的船體結構部分，使用的同樣是這一級別的鋼板（36代表屈服強度355MPa級，A、D和E代表鋼材的低温韌性水平，H代表高強度鋼板，因此A36其實就是AH36）。在我國的航母發展路徑上，“瓦良格”號起到了非常重要的參考作用，那麼在新的國產航母上，對於一般性的船體結構，沿用蘇聯經驗，採用成本低、焊接性好的AH36鋼也是很有可能的（至於對鋼材性能要求極高的飛行甲板，我們採用的是自主研製的高性能鋼材）。也就是説，這項軍工項目的應用場合，很可能就是國產航母。

這張圖展示的是導軌梁或汽缸（個人更傾向於汽缸）的安裝支座。最底下的固定座焊接到船體上，汽缸安裝在“凹”型空間內，通過絲槓滑軌可以對安裝位置進行上下左右的精細調整。這個支座是批量生產的，説明這台設備的長度很長。

接下來，就來看看這台關鍵設備的長度。

導軌梁單根長度5.16米，共40根，總長101.33米，難道算術算錯了？

不，結合剛才提到的蒸汽彈射器的結構，很容易想明白，這些導軌梁分為兩組，每組20根，長5.16×20=103.20米，相差的零頭估計是相鄰兩根導軌梁安裝時的重疊部分。

101.33米，這個長度，與美國典型的蒸汽彈射器的尺寸能夠對應上。

為什麼説是蒸汽彈射器而不是電磁彈射器呢？

首先，當然是根據保密原則，即將投入使用、尚未公開的國產電磁彈射器顯然是“過於先進，不便展示”，而已經被電磁彈射器淘汰掉的蒸汽彈射器獲得公開亮相更説得通一些。

其次，看設備細節——

這是即將為這個項目發貨的密封條的包裝，密封條被盤成一大卷，“110”的數字可能代表總長度110米。電磁彈射器中沒有流體介質（除了可能用到的冷卻液），而只有蒸汽彈射器需要密封條來密封汽缸。“密封條”三個字前的“*體”難以辨識，看字形可能是“整體”或者“流體”。

與普通的液壓缸不同，蒸汽彈射器使用的是側面開縫的汽缸，活塞上方的連接臂穿過汽缸的開縫，連接到甲板上牽引飛機的機構。為了防止漏氣，在整條汽缸的長度上，都需要有一根密封條蓋住開縫。平時密封條緊緊地包裹住開縫，在活塞的連接臂到達時，就像劃開自封袋的封口一樣開啓密封條，讓出連接臂通行的空間，連接臂通過後又立刻自動壓合密封條，防止活塞後面的高壓蒸汽泄漏。

（美國航母正在進行蒸汽彈射，甲板上留下一道煙霧，是從彈射器汽缸開縫中泄漏出來的蒸汽）

高壓蒸汽推動活塞飛速運動到彈射器的終點，助力艦載機一飛沖天，但活塞自身也得迅速停下來，不能把汽缸乃至艦體撞壞了。這就需要在彈射器末端裝上緩衝機構，使活塞能夠平穩制動。

上面這個裝置曾經讓我百思不得其解，直到看到昌力科技的實用新型專利《適用於開口缸的緩衝機構》，附圖裏連導軌（編號為3）上的開孔都畫出來了，真是嚴謹。原來這是彈射器緩衝機構的模型。

緩衝機構的核心還是昌力科技的老本行——阻尼缸（實物圖裏導軌兩側的綠色圓筒，示意圖中編號為2）。這是一種特殊的液壓缸，當外部負載帶動活塞高速運動時，缸體內的流體（液體或氣體）被活塞擠過小孔，流體分子之間以及分子與小孔壁之間發生摩擦，迅速消耗掉外部輸入的動能，即發生節流阻尼現象，從而使外部負載減速。這個彈射器活塞緩衝裝置，與電腦椅的升降杆、牀板的氣壓支撐杆是同樣的原理。

這是昌力科技的油氣混合高速阻尼缸，正在由外部液壓動力驅動進行伸縮試驗。

根據昌力科技的專利《適用於高速阻攔的阻尼缸》，他們的阻尼缸能夠做到“在16m的距離內將質量為1噸速度在90m/s及以下的負載實現平穩制動”。一開始我以為是阻攔索使用的阻尼缸（用於消耗掉艦載機着陸時的動能，迅速把飛機“拉”停下來），但這個重量和距離指標實在不太像艦載機（艦載機重量普遍在10噸以上，拉住阻攔索後的制動距離在百米左右），儘管不能排除是驗證性的阻攔索阻尼缸模型或者阻攔索的力量經過滑輪組傳遞以後的換算值。但如果結合彈射器緩衝機構的專利來看，這更有可能是用於彈射器上的。彈射器裏的運動部件，包括活塞和牽引飛機的機構等，加起來重量不超過1噸看起來是合理的；90m/s的速度，已經超過殲-15艦載戰鬥機的參考原型——蘇聯蘇-33戰鬥機首次滑躍起飛試驗的起飛速度，相當於美國海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”艦載機重載起飛的彈射速度。

（我國在某艦載機訓練基地的跑道上安裝了彈射器，用於在陸地上進行人員訓練和裝備測試）

航母之所以被譽為造船工業皇冠上的明珠之一，之所以只有極少數幾個國家能夠建造航母，不僅僅是因為航母巨大的噸位，更是因為航母作為海上流動機場、作為超大型武器平台，具有極高的複雜性，對相關技術、設備、材料、人才、造船基礎設施乃至整個工業體系的配套都有極高的要求。

根據節目透露，昌力科技於2013年接到這項重大研製任務。那時，“遼寧艦”剛剛服役一年，國產航母“山東艦”剛剛開工。這兩艘航母都是滑躍式起飛的，而彈射式的第三艘航母當時只在圖紙上甚至還在規劃中。從那時起就佈局彈射器的研發，就和2008年開始航母鋼材的研發一樣，是一個獨立自主的軍工強國為航母這款頂尖重器做的紮實配套，是一個立志建成海軍強國的國家一步一個腳印的踏實奮進。