一條電磁彈射器同時彈射幾架飛機 中國人此項創新有可能彎道超車

中國航母勢頭髮展強勁，繼首艘國產航母002號下水之後，裝有彈射器的003號航母的建造也提上了日程。由於進步太快一時還引發了幸福的煩惱：003號航母究竟是使用蒸汽彈射器還是使用電磁彈射器呢？這讓很多中國人感到糾結。

從長遠的角度來看，顯然是電磁彈射更有利，因為電磁彈射器有更好的潛力可供挖掘。例如電磁彈射器可以採用串聯式彈射結構，讓一部彈射器可以「同時準備幾架飛機並且能瞬時連續彈射升空」。也就是說一部串聯式電磁彈射器可以頂幾部蒸汽彈射器的能力！如果多部串聯式彈射器同時運行能在極短的時間內彈射出龐大的機群

（圖示：1部串聯式電磁彈射器同時彈射4架殲20艦載機。 每架殲20後面都有1個獨立的擋流板）

（圖示：多架殲15戰機在1部串聯式彈射器準備瞬時連續彈射。）

對於一部電磁彈射器瞬時彈射多架飛機的提法，很多人可能感到不可思議：因為對現有的蒸汽式彈射器而言這種能力是顛覆性的。目前美國航母上使用的蒸汽彈射器和電磁彈射器都是單一陣位式彈射器，即一部彈射器只有一個彈射工位，一次只能彈射一架飛機。如果要執行多架次彈射任務，必需等前機彈射起飛之後再由另外一架飛機進入彈射陣位進行彈射，後續飛機以此類推。

（圖示：現在的彈射器只配一個擋流板，後面的飛機只能排隊。）

但是現在的單一陣位彈射器至少要間隔2分鐘才能彈射1架飛機，因為相關的程序很繁瑣：當前面的飛機彈射升空後，彈射梭和擋流板首先要複位，這時後面的飛機才能在在引導員的指引下緩緩地地滑到起飛陣位上，之後地勤人員將飛機的彈射牽引桿和彈射梭進行聯接並裝上定力拉索，這個過程總計需要1分半鐘左右；但這些彈射裝定作業完成後飛機還不能直接起飛，因為飛行員還需要對飛機的動力和操作系統進行測試，發動機會狂吼著運行一段時間，各個氣動翼面要上下左右擺動一陣子，確定一切正常後飛行員才會作出可以起飛的示意，這個檢查過程也要20-30秒左右；等一切就位後塔台才能發出起飛命令，飛行員打開加力，彈射器推力達到額定值扯斷定力拉索，飛機才會被彈射升空。這所有的過程加一起來需要2分鐘左右。

（圖示：艦載機滑入彈射陣位後需要進行彈射裝定作業。）

這也就是說：1部蒸汽彈射器最快也要2分鐘間隔才能彈射1架飛機，只有2部彈射器同時工作才能達到1分鐘1架的彈射速度，理論4部彈射器可以達到半分鐘1架的放飛效能。但受制於蒸汽罐的壓力恢復所限，4部彈射器全開也只能達到50秒彈射1架飛機的能力；而在實際操作過程中4部彈射器全開的情況並不多，多數情況下航母只會動用2-3部彈射器，這主要是由於彈射器輪換檢修，大機群甲板準備佔用彈射器空間所致。因此實際作戰中，蒸汽彈射器彈射戰機的效能是比較低的。

美國福特號所使用的電磁彈射器也存在類似的問題。因為它仍然採用單一型彈射陣位，一次只能彈射一次飛機，1條電磁彈射器彈射2架飛機的間隔仍然有2分鐘左右。只不過電磁彈射器的電儲能系統比較強大，不會像蒸汽彈射器那樣受制於蒸汽罐壓力恢復慢的限制，因此理論上4條電磁彈器全開可以達到30秒放飛1架飛機的速度。但是實際上如前所言：由於維修、彈射器位置被佔用等因素，大多數情況下航母不可能4條彈射器全開。所以即便是使用電磁彈射器的美國福特號航母在大多數情況下也只能達到40秒彈射一架飛機。而事實上美國人對電磁彈射器指標設定也很低：那就是艦載機的出動率比蒸汽彈射器高10% ！這樣對待新技術，美國人實在是太沒有進取心了！

（圖示：美國福特號航母電磁彈射器也只能單獨彈射，所以彈射器後面排著長長的機隊等待起飛。這種起飛效率和現在的蒸汽彈射沒有什麼質的提高。）

但是如果採用串聯式電磁彈射器，航母艦載機的效率將能提升數倍。所謂串聯式電磁彈射器，就是在一條電磁彈射器軌道上同時設置幾個彈射陣位，能同時供幾架飛機進行彈射準備，並且能在極短時間內連續彈射出這些飛機。這種新型彈射器有著一系鮮明的特點，下面就作詳細的說明。

其一，彈射軌道上設有多個彈射陣位。

美國現有的蒸汽彈射器和電磁彈射器只有一個彈射陣位，且都是在彈射軌道末端進行設置。而串聯式電磁彈射器在結構上就像一個「糖葫蘆」：一條彈射軌道上可以設置2-4個彈射陣位，最多甚至可以設5-6個彈射陣位。每個彈射陣位都有擋流板及彈射梭等必要的彈射作業設備。幾架飛機可以同時進入彈射陣位進行彈射裝定作業，在所有陣位上的擋流板都可以現時升起，幾架飛機可以同時進行起飛前的動力檢測而不會相互干擾。

（上圖：現在美式航母單陣位彈射器結構圖）

（下圖：設想中的串聯式電磁彈射器結構圖）

在所有彈射準備工作完成後，彈射器能在極短的時間內將彈射陣位上的多架飛機連續彈射出去：位於最前面的1號機首先開加力並被彈射梭牽引彈射升空。其後1號陣位的擋流板放下，1號陣位的彈射梭進入規避位置為下一架次彈射騰出軌道；接著2號機打開加力被彈射升空，同時2號彈射陣位的擋流板放下，2號彈射梭進入規避地點讓出彈射軌道；接下來3號機和4號機按同樣的程序完成彈射起飛。由於這些彈射陣位上的飛機都已經預先完成了彈射裝定準備和測試，因此每一架飛機在前機起飛後可以立刻跟著起飛。只是為了避免被前機的熱廢氣和尾流干擾，前後機的起飛間隔被限定在10-15秒左右，這種密集連續的彈射起飛能力顯然比現在的蒸汽彈射器2分鐘彈射1架飛機的速度要快得多。

當所有陣位的飛機彈射完畢後，下一波次又會有同樣數量的飛機同時滑入彈射陣位進行彈射裝備，並且同時進行起飛前的各項測試。等一切準備活動完成後，彈射器又將以極短的間隔將這幾架飛機連續彈射升空；如此周而復始，彈射器每一波彈射都是瞬間將幾架飛機彈射升空。

（圖示：串聯式電磁彈射器進行多機彈射作業。）

其二，電磁彈射器軌道比較長。

傳統的彈射器長度約在100米左右，但是串聯式電磁彈射器要同時彈射多架飛機，所以彈射軌道進行適當的延長是必需的。軌道具體的長度視彈射陣位的多少而定：假如是同時彈射2架飛機的雙陣位彈射器，則需要將彈射軌道在既有基礎上延伸30米左右，即彈射軌道總長要達到130米；以此推算，如果是3陣位彈射器軌道長度要達到160米，如果4陣位彈射器則軌道長度要達到190米。

雖然這種多陣位彈射器軌道較長，但在成本上是非常合算的：一條130米長的電磁彈射器就能同時彈射2架飛機，長190米的彈射器就能同時彈射4架飛機；而目前條件下彈射2架飛機卻需要2條各長100米的彈射器，同時彈射4架飛機就需要4條各長100米的彈射器。二者一對比，多陣位串聯式電磁彈射器顯然更省錢也更節省空間；而從技術的角度看，也只有電磁彈射器可以任意調整軌道長度，因為電磁彈射器可以根據不同的彈射長度靈活地調整彈射力的大小，不會對飛機產生不良影響。相反隨著彈射軌道的延長，飛機的彈射過載可以變得更小，這更適合某些無人飛機和特種飛機的彈射需求。

（ 圖示：串聯式電磁彈射器採用加長設計。）

其三，飛機擋流板採用開口式結構。

現在各國航母彈射器後面的飛機擋流板都是整體結構的：放下來和甲板高度相持平不影響飛機滑跑，升起來就可以擋住飛機的尾流防止傷害到後面的飛機和人員。但是在串聯式電磁彈射器軌道上的擋流板則不能使用整體結構，因為這和彈射器軌道有衝突。因此在串聯式彈射軌道上飛機檔流板必需採用開口式結構，就是彈射軌道為中心將擋流板一分為二：擋流板在水平或升降狀態時為中間開口狀態，不影響彈射器軌道的正常運行。

但是中間開口的擋流板是無法保護後面的人員及裝備免受飛機高溫尾流傷害的。所以這種擋流板採用可伸展結構：當擋流板完全升起時，擋流板能向中心伸出一部分並最終成為一個整體，從而有效保護擋流板後面的飛機和人員免受前機高溫尾氣的傷害；當然位於彈射器最後面的擋流板可以採用整體結構，因為處在最後面的擋流板和軌道不會產生衝突。

(圖：電磁彈射軌道穿越多個擋流板，當流板採用開口設計。)

其三，彈射梭經過特別處理。

彈射梭是暴露於彈射軌道上面的梭狀金屬物件，其作用是連接艦載機前輪牽引桿，並拖帶艦載機快速滑跑。在到達彈射軌道終點後彈射梭經攔阻後迅速停下，飛機雙前輪則跨過彈射梭衝出甲板騰空而起。在現有彈射器工作模式下，彈射梭完成彈射任務後會快速返回到彈射位置，以便供下一架飛機彈射使用；但在串聯式電磁彈器上情況比較複雜，因為這種彈射器有多個起飛陣位且每個起飛陣位都有彈射梭，也就是說一條電磁彈射軌道上有2-4個彈射梭。這種情況下如果不對前機彈後留在軌道上的彈射梭進行處理，就會對後續彈射的飛機形成阻擋，並有可能因碰撞引發飛機爆胎甚至墜海等惡性事故。因此串聯式電磁彈射器上所使用的彈射梭要進行適當的處理。

彈射梭沉降軌道可以作為串聯式電磁彈器首選配套方案。這種方案只需將電磁彈射軌道前部再接一段滑行軌並延伸到甲板的盡頭，之後軌道再以一定的下沉角度延伸至低于飛行板的高度即可。串彈式電磁射器執行多機彈射作業時，前面彈射陣位上的彈射梭完成彈射牽引任務後，只需繼續向前滑行並最終停在低於甲板高度的沉降軌道上，這樣後續彈射飛機就不會受到任何影響。而後面幾個彈射梭完成彈射任務後會滑行到沉降軌道上規避；彈射器上所有的陣位都完成彈射任務後，在沉降軌道待命的多個彈射梭將快速返回到各自的彈射陣位，為下一波飛機進行彈射作好裝備。

另外彈射器橫向規避軌道也可以作為一種參考選項。即彈射梭完成彈射牽引任務後，沿著有一定彎曲角度的軌道橫向機動至安全位置，為後續飛機的彈射提供安全通道。這種方案主要適用於陸基訓練試驗型彈射器使用，因為在陸基水平跑道上不可能使用沉降軌道。

(圖示：彈射梭採用沉降設計不影響後續飛機的彈射起飛。)

串聯式電磁彈射器由於和現有的彈射器存在著很大的不同，因此它在航母上的設置不能照搬現有的模式。以現在的美國航空母艦為例：其位於艦首的二條彈射器呈外八字形配置，對於單陣位彈射器而言這種配置是合理的。但如果是長度很大的串聯式電磁彈射器，外八字配置就會讓彈射軌道延伸至二邊的停機區和斜角降落區，這顯然是行不通的；另外美國航母設在斜角甲板上的二條彈射器也不適合大長度的串聯式電磁彈射器。

因此串聯式電磁彈器如果上航母，將會在某些方面作出改變，具體包括：

艦首二條彈射器平行且向內側靠攏。這種設置可以讓二條電磁彈射軌道的長度能向艦體中部延伸至160-190米，使單條電磁彈射器具備同時彈射3-4架飛機的能力；

艦首二條彈射器起飛陣位前後錯開。艦首二條彈射器相互平行並且向內側靠攏之後，二條彈射器上的飛機因為距離過近會發生機翼碰撞事故。為了避免此類事件，二條彈射器上的彈射陣位將採取前後錯開的方式進行配置，如果艦首二條彈射器同時開動，則對二條軌道上的飛機進行交替彈射；但是在實際運行時，二條艦道彈射器只會選擇使用其中的一條，因為前面已經說過：這既是輪換保養備份的需要，同時騰出另一彈射器的位置也可以多在甲板上擺放十餘架飛機；

（圖示：大多數情況下美國航母只能使用4條彈射器的某些部分。）

（圖示：在多條串聯式電磁射器中，航母多數情況下也不能全部使用。但是由於串聯式彈射器有多個彈射陣位，所以即便是只使用一條其出動能力仍強於現在的美式航母。）

斜角降落甲板電磁彈射器適當延長。位於斜角降落甲板上電磁彈射器也可以採用串聯式多陣位布局，當然這需要對彈射器的長度適當的加長。在此基礎上可以將斜角降落甲板上現有的二條單陣位彈射器合併為一條雙陣位彈射器。

當然，串聯式彈射器的彈射器陣位不是越多越好。一艘航母上究竟配備幾條串聯式電磁彈射器，具體設置幾個彈射陣位，這要視航母的總體性能而定，特別是要看航母的電儲能設備的能力。從理論上說，在航母上配備3條4陣位的電磁彈射器，就能提供12個起飛彈射工位，即便是始終讓其中一條電磁彈射器處於保養備份狀態也能提供8個起飛彈射工位，這遠比現在的美式航母4個起飛彈射工位要多得多。但是航母上的電能、特別是電儲能設備能不能支持這麼多的彈射工位在極短的時間內進行連續彈射就顯得非常關鍵了。如果航母上的電源配置可靠，則這些彈射陣位會發揮出預定的功能；如果航母上的電源配置不能支持，則配備過多的彈射工位也是一種浪費。所以對於大型航母而言，合理的電磁彈射工位的總數應當控制在8-12個之間，去除保養備份及被佔用的3-4個工位，可以保證有6-8個彈射工位始終處於快速待髮狀態。

假如串聯式多陣位電磁彈射器能夠順利地在中國新型航母上裝備，將可能為中國航母艦隊帶來諸多優勢：

大幅提升航空母艦出動艦載的效率。傳統彈射器1次只能彈射1架飛機，而串聯式電磁彈射器1次瞬時彈射的飛機數量可以達到2-4架。如果2-3部串聯式電磁彈射器同時工作，則具備瞬時彈射8-12架飛機的能力，並且具備在6-8分鐘內連續彈射放飛20多架飛機的能力。這種強大的艦載機出動能力是現在美式標準的航母所無法比擬的。

大幅提升艦載機部隊的作戰效能。現有的美式航母受限於彈射器的效率，放飛整個甲板上機群需要15-20分鐘。也就是說整個攻擊機群如果要組成編隊就要耗費大量的時間和燃油進行盤旋等待。但是如果使用串聯式多陣位電磁彈射器，放飛同樣的機群只要6-8分鐘，這樣艦載機部隊可以節省大量的時間和油料投入作戰。如果中國航母採用串聯式彈射器對陣現在的而美式航母，則中國航母艦載機顯然具有先敵出動、先敵打擊的能力。即便是遭到敵方的突襲，串聯式彈射器也能在極短的時間內放飛大量的戰鬥機進行攔截。

綜上所述，串聯式多陣位電磁彈射器是一種具有強大彈射能力的新型彈射系統，它充分利用和挖掘了電磁彈射的既有優點，如果能投入實用將能極大提高航母的綜合作戰能力，並且將在相關領域實現對美國航母領先地位的趕超。。不過本方案只是個人的一點粗略構想，只是在理論說明了其技術上的新穎性，如果要走向成熟應用還需要專家及方方面的關注。

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