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巨大的航空母艦為飛機在海上提供了一個起飛和降落的移動平臺,但航母雖大,飛行甲板的長度終歸還是有限,無法滿足飛機起飛所需的速度,因此就需要一個彈射系統來幫助飛機在短距離內完成起飛加速。
最初,安裝在航母上的都是蒸汽彈射系統,顧名思義,就是利用蒸汽來彈射飛機。其原理也非常簡單,就是通過加熱大量的水,來產生高壓蒸汽,然后釋放這些蒸汽推動活塞帶動飛機。既然燒點熱水就能幫助飛機起飛,后來為什么還要研發電磁彈射呢?因為蒸汽彈射雖然簡單,可問題也不少。
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首先,蒸汽彈射系統有些過于龐大了。
它不僅需要一座巨大的鍋爐,還需要一套復雜且龐大的管道系統。航母雖然大,可空間畢竟有限,龐大的鍋爐管道系統要占據大量的空間,這一點很不友好。此外,一套系統越是復雜、越是龐大,維護成本也就越高,這一點就更不友好了。其次,整齊彈射雖然力道最夠,但加速過程難以控制,這會使飛機和駕駛員都受到極大的沖擊。顯然,蒸汽彈射并不是艦載機起飛的最佳解決方案。
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為了能夠尋找到更加可靠的方案,電磁彈射便應運而生了。
要說起來,電磁彈射的原理也不算復雜,其核心原理類似于線性電動機。傳統的電動機我們都不陌生,它是通過旋轉運動產生機械功,而線性電動機則是把旋轉直接改為了直線運動,本質上就是利用電磁感應來產生運動。電磁彈射系統的結構簡單來講就是安裝在甲板下方的一系列線圈,可以稱其為初級線圈,在通電之后,這些線圈會產生一個強大的電磁場,在這些線圈的上方還有著另外一套線圈或磁鐵,可以稱其為次級線圈,它們直接連接可以帶動飛機的滑塊。
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艦載機準備起飛前,會被牽引車拖到起飛甲板的指定位置上,將飛機的起落架通過掛鉤與軌道上的滑塊連接。
當一切準備就緒之后,就要開始彈射了。隨著電流通過初期線圈,瞬間產生強大的電磁場,上方的次級線圈感應到磁場后會產生與之相對應的磁力,推動滑塊沿著軌道飛速前進,滑塊拉著飛機在極短的時間內便能夠達到起飛速度,然后滑塊與起落架之間的掛鉤便會自動釋放,隨著飛機飛上藍天,整個彈射過程就完成了。
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相比傳統的蒸汽彈射,電磁彈射的優勢可謂十分明顯。
首先,電磁彈射的加速過程是可控的,整個加速過程都可以做到精確控制,無論是飛機,還是駕駛員,在起飛過程中所受的沖擊都可以實現最小化。其次,蒸汽彈射過程中會浪費掉很多能量,而電磁彈射的能量轉化效率很高,極大減少了浪費。最后,電磁彈射系統的規模要比蒸汽彈射系統小很多,總機械部件數量也較少,所以維修維護成本相對較低。
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當然,這并不是說電磁彈射系統就一點缺點也沒有。
電磁彈射系統要想完美運行,一套與之相配的高效能電力系統是必不可少的,這意味著與電磁彈射系統相匹配的最佳拍檔就是核動力系統。不過這并不是說只有核動力航母才能夠擁有電磁彈射系統,常規動力航母也可以通過技術改良來滿足電磁彈射系統的電力需求。比如可以在常規動力航母上安裝先進的燃油發電機來為飛機起飛提供電力,也可以安裝大容量的電容器或電池系統來儲存電力,并在需要彈射時快速釋放。
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