『壹』 製作一個小型彈射裝置(詳細),不要帶電路的,最好是:木頭、彈簧、皮筋、鋼管、彈子、
小型套筒類,常如鋼筆這么大,洞口小與筆芯那麼大的入口,套筒內安裝內強力彈簧,容附帶20裡面長的鋼針,爆發動力強,10米擊破普通玻璃,無聲音,一次性爆發力,可擊穿10裡面後的模板,就這些了,不說了,已經所與危險物品了
『貳』 彈射器的應用難點
許多文章關於彈射器製造難點的說法不盡相同,有的說開口汽缸密封是關鍵,有的說是開口汽缸製造難度很大,還有的說是彈射器的加工精度很高,也有的認為必須要有第一流的焊接技術。實際上,彈射器的真正難點在儲汽罐的製造上。以上說法只有焊接技術才算是說到了點子上。
彈射器的儲汽罐是一種大尺寸的高壓容器。在製造工業中,高壓容器是機械工業產品中一個重要的品種,被廣泛用於化工、核工業、能源和航天技術中,是一個國家重工業水平的重要體現。雖然這種產品沒有活動部件,結構也相當簡單,但由於要承受高壓,尺寸又大,因此對制罐材料、製造設備和焊接工藝等方面提出了特殊的高要求,製造企業要有相關的生產許可證。對於航母彈射器來說,又有使用次數、重量限制和耐高溫方面的要求,故製造難度就更大了。制罐材料要用耐熱的特種合金鋼,必須要有很好的蠕變性能和抗拉強度,而且還要承受幾十萬次的彈射加壓/卸壓疲勞循環,只有幾個國家才能製造。制罐工藝有好幾種,常用的是用鋼杵穿過鋼錠,反復鍛壓製成環節狀,經車削加工後,再將幾個環節焊成筒體,兩邊封頭用萬噸以上的水壓機整體壓出或分塊壓出,然後經過切削加工再焊接。焊接過程要嚴格按照操作工藝進行,稍有不慎,就會使部件報廢。
不過,儲汽罐的製造難度也有相對性,它和罐的直徑有很大的關系,當直徑較小時,承受同樣壓力的儲汽罐製造難度就會大幅度下降。如適當放鬆對重量的限制,也對降低難度有很大幫助。能生產小尺寸高壓容器的國家可能要超過幾十個,用來滿足中小功率的彈射器是綽綽有餘的。英國發明彈射器時,從提出方案到製造出演示裝置,時間不超過幾個月,彈射功率不大,儲汽罐的工作壓力只有每平方厘米20多千克顯然起了很大作用。近十幾年來出現了板纏繞制罐工藝,就是用高強合金板一層一層纏繞成罐體,這種方法解決了原有工藝產品重量大的缺點,製造難度也能下降許多。從某種意義上講,發展彈射器有「門檻」,但不是很高,而且也不多,設計者可以是「半路出家」,並且試驗的大部分部件可以一直用下去,開發費用不會太高,彈射器開口汽缸的直徑始終是457毫米,也可證明這一點。
中國航空母艦彈射器數十年始終未研製成功,讓人困惑,也嚴重影響和威脅到中國的國防,例如因為遲遲研製不出蒸汽彈射器,中國的航空母艦晚開建了至少十年以上,沒有航空母艦的中國,因而失去許多許多;再如,雖然滑躍式起飛的瓦格良號就要下水了,殲15也正研製成功,但是因為沒有彈射器,殲15隻能帶一枚C-602空對艦導彈,並且只有250海里的作戰半徑。作為網友沒辦法只好出來在那些大魯班們面前弄弄斧,希望早日中國的海軍象個海軍。我們將中國航空母艦彈射器分為蒸汽彈射器和超強引擎彈射器兩種類型。應該都具有可行性,技術上也不是太難。
第一種研製方案:航空母艦蒸汽彈射器
對中國航空母艦蒸汽彈射器 的研製構想是 :由(1)超高壓蒸汽鍋爐、(2)高壓蒸汽儲存罐、(3)彈射蒸汽缸、(4)傳動繩、(5)飛機推力器、(6)控制器六個模塊構成。
一、超高壓蒸汽鍋爐,可選用煤炭、汽油或核能加熱生成超高溫、高壓蒸汽。壓力越大,則彈射蒸汽缸直徑就可越小。若壓力相對不高,則可增大彈射蒸汽缸直徑即活塞直徑,即可滿足推力的需要。技術上完全具有可行性。
二、高壓儲存罐,容積需要適當大,以滿足在彈射飛機時,能向彈射蒸汽缸穩定地供應高壓力的蒸汽推動活塞。技術上應具有可行性,且蒸汽集成化供應,只需2台高壓蒸汽鍋爐(一台運行,一台備用)及一個高壓蒸汽儲存罐,不僅節約了設備與空間,而且每隻航空母艦上3-6套彈射裝置聯接,各管線相連,也提供了蒸汽管線儲量及整體壓力的穩定性。
三、彈射蒸汽缸是本設計的最核心與關鍵的地方,由蒸汽缸沖程部、活塞、傳動桿、蒸汽缸加力口、蒸汽壓力暢通閥、蒸汽缸泄壓閥組成。蒸汽壓力暢通閥由若干個組成,各閥門聯動同步,由特製電動器統一控制開關, 能瞬間同時打開使高壓蒸汽瞬時沖入彈射蒸汽缸,達到彈射的目的。蒸汽缸加力口則成漏斗形,將沖進的若乾股高壓蒸汽力聚焦在一起,強力沖向活塞。活塞與沖程缸體,只要能耐高壓蒸汽的高溫,通常幾網路就行,技術難度遠比普通汽車發動機低,技術上應該絕無問題。活塞受瞬間沖入的大流量高壓蒸汽強大壓力沖擊,彈向缸體的另一端,活塞推動的傳動桿將強大的彈射力通過傳動繩,將飛機瞬間拉動並強力彈飛出去。至於需要多大的彈射力,根據飛機滿載起飛所需的推力,減去飛機自身發動機所產生的推力,剩餘的為彈射力,除以蒸汽的壓強,考慮一定的機械損耗及彈射力冗餘設計,即可計算出活塞所需要的面積即缸體和活塞的直徑。 如前所述,彈射蒸汽缸在技術、材料上均不存在問題。
四、傳動繩,是最簡單的部分,不用介紹。
五、飛機推力器,由機械鉤和滑輪組成,卡在甲板槽軌里,機械鉤鉤住艦載機加力桿,傳動繩傳來的彈射力拉動飛機推力器,推力器將飛機往前猛推,瞬間將飛機加速到超過起飛速度。
六、控制器由一電控器和回復繩構成。在飛機開動自身引擎時,回復繩通過飛機推動器將飛機緊緊卡住;控制器同時計算飛機引擎的拉力是否已達到引擎定額,只有達到時,才會指令蒸汽暢通閥門瞬間打開;在傳動繩傳來初始彈射力時,仍然將飛機卡住; 在控制器計算傳動繩傳來的彈射力加上發動機引擎力超過彈射起飛定額時,控制器控制的回復繩突然放開,飛機受彈射力、發動機引擎兩個力的推動,由啟動狀態瞬間加速到起飛速度,彈射起飛。在前面的飛機被彈射起飛後,控制器一方面指令彈射蒸汽缸蒸汽壓力暢通閥關閉及蒸汽泄壓閥打開,另一方面將飛機推動器拉回原點,同時通過傳動繩和傳動桿,將活塞拉回彈射蒸汽缸原點。前述的自動控制技術對於工業早已現代化的中國來說根本不是問題。
特別提示,1、蒸汽壓力越大,則活塞面積可越小,彈射蒸汽缸直徑也就可越小,所需蒸汽少,因而蒸汽儲存罐、管道等也就可以越小,整個彈射裝置佔用的空間也可越小。但是在蒸汽壓力難以達到超高壓時,不防犧牲點航空母艦空間,將彈射器做大一些,以滿足彈射起飛的需要。以後蒸汽鍋爐技術提高後,模塊可隨時升級更換。2、前述工作原理是飛機先開動引擎,然後再加入蒸汽力,超過戰機滿載彈射起飛定額時,控制器如槍的板機突然扣動,強大的合力掙脫束縛,將飛機往前推,並瞬時加速,在幾十米內將飛機推動到起飛速度。我們也可設置另一程序,暢通蒸汽閥先全部打開,但是這時控制器通過推力器控制住飛機,活塞還動不了,只是隨時處於自由前沖狀態;然後飛行員自己根據准備情況,開動引擎,當飛機引擎開到最大時,控制器檢測到推力數據達到要求(可通過回復繩檢測綜合推力,同時通過在引擎後方的甲板上安推力檢測器檢測引擎推力,當兩個數據達到額定標准時,控制器才認定可以彈射起飛),然後控制器解除控制,飛機在兩個強大的合力下被彈射出去。後一種工作原理,比前一種工作原理更好,即什麼時候起飛由飛行員自由掌握。3、控制器可通過推力器的導線搭接,將控制信息傳給飛機上的飛行員,無論是打開暢通閥,還是解除控制彈射起飛,皆由飛行員在飛機上自己控制,這樣彈射起飛更人性化和安全。
第二種研製方案:航空母艦超強引擎彈射器
對中國航空母艦超強引擎彈射器 的研製構想是 :由(1)引擎彈射缸、(2)供油器、(3)傳動繩、(4)飛機推力器、(5)控制器五個模塊構成。
一、引擎彈射缸由N個彈射引擎單元組、滑輪車,沖程缸、尾氣導出管組成。可根據飛機彈射需要配置相應數量的彈射引擎,通常3-5個引擎應該足夠。引擎固定在滑輪車上,開足馬力後,即向沖程缸的另一端沖去,可產生62.5噸(12.5噸/個*5個=62.5噸)的推力,加上飛機自身的兩個引擎25噸推力,總計87.5噸推力足以將20多噸滿負荷的飛機以彈射的速度在50-100米內彈射升空。實際上3台引擎組成彈射器可能已經足夠。即使5台總價格也才1000多美元,技術與經濟上應該可行。 工作原理為,當飛機准備好後,飛行員通過控制器發送指令給彈射引擎組,彈射引擎組各引擎點火啟動,並加油將彈射力加大到定額標准,通過滑輪車上的傳動桿和傳動繩牽引飛機推力器,但此時控制器控制住飛機;飛行員開動飛機引擎達到最大起飛加力,這時控制器檢測到兩個推力均已達到標准,提示飛行員,飛行員向控制器發動指令,控制器 突然解除阻卻,在兩股強大的推動力下,飛機即彈射出去,瞬間加速至起飛速度。
對於彈射引擎組,是在控制器解除控制後,即帶動滑輪車及傳動桿沿鐵軌向前猛沖,傳動桿拉動傳動繩、推力器,推動飛機起飛。技術難點在沖程缸及管道的耐高溫及高壓,至於沖程缸等,應選耐高溫的材料,並且比較堅固即可,畢竟滑輪車不需與沖程缸緊密接合,只是沿鐵軌向前沖。況且瞬間彈射也不會將缸體溫度燒得太高,缸體隨時用冷水降溫以反復彈射。最需要防高溫的部件主要在引擎原點後面的缸體及管道,這部分可用耐高溫材料製成,同時用大量冷水從外面隨時降溫即可,因此用耐1000度左右高溫的材料應該足夠。至於尾氣導出管等也採用冷卻水冷卻管道,因此性能要求也可不需要太高。
二、供油器、傳動繩、飛機推力器、控制器四個模塊比較簡單,不用再述。
總之,中國除了考慮美國使用的蒸汽彈射思路,用引擎單元組彈射又何償不可,其所佔用的空間遠遠小得多。實際上彈射引擎組相當於在飛機起飛時,在飛機自身兩個引擎的基礎上,外加3個至5個引擎(即外加1.5-2.5倍的推力),幫助飛機加速起飛而矣,可使飛機滿負荷、超短距起飛。 艦上彈射試驗費用高而且更加危險, 所以一般的數據測試, 飛機彈射試驗,美國海軍都是在Lakehurst基地進行的。這個基地設有兩個彈射試驗平台, 而法國航母上裝備的飛機也曾在這個基地里經過不少的試驗才能在艦上服役的。
『叄』 設計一個彈射裝置把小球彈出去
找兩條彈性系數足夠大的橡皮筋,做一個與彈丸大小合適的兩端帶卡鼻兒的圓形均勻硬質小斗,做成像彈弓那樣的形狀就行了
『肆』 電磁彈射器
1 。電磁彈射器是航空母艦上的一種艦載機起飛裝置,是一種正在研究中的下一代飛機彈射裝置。
其工作原理是:直線感應電機的初級(固定部分)通上交流電後,產生交變磁場,這種磁場在直線感應電機的次級(運動部分)產生感應電流,使次級變為有感應電流的導體,這樣,處於交變磁場的次級部分就會受到安培力的作用,向前運動。與傳統的蒸汽式彈射器相比,電磁彈射具有容積小、對艦上輔助系統要求低、效率高、重量輕、運行和維護費用低廉的好處。
2.其實要論電磁彈射器與蒸汽彈射器相比,用現代的高速列車與蒸汽機相比是毫不誇張的。
首先是效率問題,現役的蒸汽彈射器效率只有百分之五,電磁彈射器高達百分之六十,而且沒有密如蛛網的高溫高壓蒸汽管道維修的噩夢,省人又省錢。在軍事開資龐大的美軍,是有一定意義的。
其次是電磁彈射實應性更好,電磁飛機彈射系統具有不斷監視自身的閉路系統,連續調節速度和功率,以便適應每種飛機機型的彈射剖面。 電磁飛機彈射器除具有較大控制靈活性之外,其重量和大小隻相當於蒸汽彈射器的一半。消除了高壓、高溫蒸汽管路和閥的迷宮將減少值勤作業和戰斗危險。由於使用電力電子分系統,電磁飛機彈射系統的維修人員將少30%。 未來電磁飛機彈射系統是模塊化的,因此便於維修和改進時不同組件和分系統的交換.
電磁飛機彈射系統具有更好的性能和和彈射控制范圍,適合彈射飛機的范圍很廣。它將加速飛機的重量約在4.5~45噸,彈射速度在100~370千米/小時之間,控制靈敏度靈活,這是蒸汽彈射器不能達到的。
還能任意調節彈射推力,哪怕是四噸的無人機,那是蒸汽彈射機一彈就碎的輕巧飛行器——訊息戰的新寵,由於彈射動能配置方面的限制,輕型飛機反而更難彈射。而且不能夠彈射當前美軍使用的無人機。而高性能無人機登上航母是肯定的,由於有人艦載機和無人機大小不一,而蒸汽彈射器又沒法調節彈射功率,而且效率太低,一次彈射一般要消耗614千克蒸汽,每次彈射結束都有大量蒸汽被排除,帶走大量能量,其效率一般在4%~6%之間。而電磁彈射系統的效率約為60%左右,對能量的需求大為降低。蒸汽彈射器由於功率無法精確控制,在彈射艦載機的過程中,對艦載機的推力上下波動比較大。而電磁彈射系統能夠對彈射過程中的力進行精確控制,另外,蒸汽彈射器在飛機脫鉤後仍然會維持很高的汽缸壓強,對彈射器末端造成極大的沖擊,而電磁彈射系統在與飛機脫鉤後作用力立刻反向,對彈射系統末端的沖擊力遠遠低於蒸汽彈射器。
目前的蒸汽動力彈射器不能夠用於彈射任何現役無人機,而這被認為是蒸汽彈射器的最大缺陷。信息技術突破性發展以及更輕、更靈巧武器的不斷出現,使無人機在「尼米茲」級航母退役之前就可能上艦執行戰斗任務。而美國的政治領導層更希望使用無人機作戰,以把人員傷亡、被俘的風險降低到零。
電磁彈射器還可以延長戰機的壽命。電磁彈射器的功率可以根據彈射飛機的尺寸重量進行靈活調節,可用於彈射美國海軍現在以及未來的各種有人飛機或無人飛機。同時電磁彈射器彈射力非常穩定,彈射過程中,其最大力與平均力的比值僅為1.05,這就大大減輕了彈射過程中飛機機體結構所受到的沖擊,有研究表明,電磁彈射器的這一性能最大可使艦載機的機體壽命延長31%。此外,與蒸汽彈射器相比,電磁彈射器的尺寸、重量可降低50%,對人力的需求將減少30%,全壽命周期費用可降低20%,作戰可用度可提高20%。
電磁彈射系統還有一個蒸汽彈射器不具備的優點,那就是它很容易簡化為滿足短距起降飛機起飛的助跑系統,能很好地與滑躍跑道形狀配合,可用於輕型航母或兩棲攻擊艦上,甚至能夠用在任何採用綜合電力系統的艦艇上。而蒸汽彈射器的汽缸必須保持直線,不可能裝在滑躍甲板上。
另外,電磁彈射系統構成相對簡單。它只用直線電動機進行彈射、制動和使往復車復位,不需要保持常備狀態,在完全關閉的冷態條件下不到15分鍾內就能達到待用狀態。實際將來經驗成熟後時間會更短,而蒸汽彈射器要依靠大量的系統和分系統,有液壓泵、蒸汽、水力剎車、蓄壓器等等,需要你不斷給彈射槽預熱,蒸汽彈射器的機械磨損嚴重,尤其是金屬密封條,每彈射一次都會與此摩擦一次,更換量大。而電磁彈射系統使用的電力電子元件用無接觸的瞬時電磁力,無磨損,可靠性在民用領域已得到檢驗,壽命都在幾萬小時,且具容錯能力。 可見,如遇緊急情況下,電磁彈射器反應速度遠遠優於蒸汽彈射器。而且可靠性兩者根本沒法比。
還有一個是蒸汽彈射器根本無法相比的性能,那就是電磁彈射器最大彈射50噸戰機,最大速度可達400千米/小時,因此它可以在航母無需高速行駛的情況下或無風的情況下起飛戰機。而使用蒸汽彈射器的航母,一旦遇到緊爭情況,就全指望旁邊的伯克級了,所以有人說航母只適宜進攻而不適宜防守是有一定道理的,但是採用電磁彈射將會改變這種觀念。
3。2010年12月20日,電磁彈射器首次成功進行了F/A-18E艦載戰斗機的彈射起飛試驗。這標志著美國海軍電磁彈射項目取得了里程碑式的重大進展。按照計劃,「福特」號航母將裝備4部電磁彈射器。最後一部電磁彈射器組件應於2014年初交付,從而保證在2015年初在艦上進行4部電磁彈射器的驗證試驗,為「福特」號航母在2015年9月交付美國海軍做好准備。美國突破電磁彈射器技術給其他國家提出新挑戰 。
電磁彈射器歐洲自己基本用不著,對外賣又是極為困難的一件事情,再算上費用分攤時扯皮的惡習,所以他應當是沒什麼動力。
俄羅斯軍備更新方面歷來計劃宏偉、過分長遠,典型的畫大餅型,不過俄羅斯也可能會不幹落後,尤其在普京重新上台以後。
據可靠消息,中國也有類似的計劃,但是到哪一步了就不清楚了,隨著中國全球利益的增多尤其是中國還擁有如此廣闊的海域,在沒有強大艦載機的保護下,僅憑幾艘戰艦或幾艘潛艇是根本無法勝任的。而且現代海戰中,沒有戰機的參與是無法想像的。
『伍』 世界上有沒有可以彈射逃生的直升飛機
俄羅斯陸軍和空軍裝備的卡-50和卡-52
少量裝備,定單都被MI28搶走了
先引爆螺旋槳,在引爆固定座艙栓,將駕駛員用00彈射椅彈出
缺點:不適合編隊作戰,危機友軍安全、
KA52數據
ka-52武裝直升機是卡莫夫設計局為卡-50直升機設計的為其提供戰場情報、進行協調和控制的保障機。1996年11月12日,烏赫托馬直升機廠首次公開展出一種新式武裝直升機卡-52,俄羅斯人以兇猛的兩棲動物「短吻鱷」(Alligator)為其命名。與著名的卡-50直升機同屬共軸型直升機系列,北約稱之為「噱頭B」(Hokum B)。它繼承了卡-50的動力裝置、側翼、尾翼、起落架、機械武器和其他一些機上設備。卡-52和卡-50的不同之處在於它採用了並列式雙座駕駛艙。能夠滿足直升機在晝夜和各種氣象條件下完成超低空對地面目標進行突擊的需要。
結構及布局
雙旋翼共軸式布局,兩台渦軸發動機安裝在機身兩側的短翼上方。採用可收放的前三點式起落架。機身兩側的短翼下可掛各種武器。使團系統採用兩副尺寸、形狀完全相同,但旋轉方向相反的共軸式旋翼。每副旋翼均由較寬的復合材料獎葉組成。獎葉為俄羅斯HAYH-3先進翼型。槳尖後掠30度,這有利於提高獎尖的臨界M數,減小激波帶來的損失。獎葉採用雙――腔大梁,其抗扭剛度好,抗彈傷能力強。採用無鉸槳級,它的中央為高強度鈦合金鍛件,由金屬抗拉扭件與獎根相連。抗拉扭件由0.5毫米厚的金屬片疊加而成,用以傳遞槳葉的拉力和離心力,起到水平鉸和垂直鉸的作用。這種結構抗彈傷能力強,即使被12.7毫米的槍彈擊傷,也仍能保持直升機正常飛行。雙旋翼直升機布局有助於縮小直升機的外廓尺寸,使機體結構更為緊湊。由於它沒有尾獎,這也提高了在貼地飛行時的安全性。
動力裝置
裝兩台 TB3-117BM渦軸發動機,每台功率為1660千瓦(2225軸馬力)。且兩台發動機位置隔得較遠,這樣就減少了兩台發動機同時被對方槍擊彈傷的可能性,從而可提高生存力。進氣造裝有防砂塵裝置。排氣口裝有紅外抑制器,可降低發動機的紅外輻射水平。
機身與結構
卡-52的駕駛艙變化較大,比卡-50的駕駛艙寬,艙內~改戰斗直升機串列兩個座椅的傳統作法,採用了兩個並列座椅,供駕駛員和射擊員乘坐。傳統座艙的雙座串列式布置,是射擊員在前,駕駛員在後,且後艙比前艙高出一截。這樣布置能同時保證兩個機組人員都有良好的視界。有的專家提出疑問,卡-52採用並列雙座會不會影響機組人員的視界?卡莫夫設計局的專家認為,並列雙座不會影響機組人員的視界,其優點是兩人可共用某些儀表、設備,減少重復,並有利於協調操縱直升機和使用武器。卡-52與卡-50相比,雖然增加了一名飛行員,但直升機的總重基本相同,這是為保征直升機具有良好飛行性能的需要。為此,就要設法減輕卡-52的重量。主要減重措施是:兩人共用某些議表和設備;減輕裝甲的重量;減少航炮的各彈量。與卡-50直升機~樣,卡-52也採用火箭一降落傘一彈射救生座椅救生系統。座艙蓋和槳葉拋投系統與十一50相同,只是兩名飛行員各有自己的彈射座椅,彈射的軌跡也各不相同。當然彈射之前,首先必須炸掉機頂上面兩副旋翼的6片獎葉,並拋棄座艙蓋,然後才能彈射救生。卡-52由於有兩名飛行員,所以彈射救生要比卡-50直升機復雜和困難些。
卡-52除駕駛艙以外,機體大量採用了復合材料,其重量約佔全機重量的35%。復合材料能吸收雷達回波,可降低被對方雷達發現的概率。它的破損安全性也好,有助於減小彈擊造成的破壞後果。油箱外層為復合材料,裡面是蜂窩結構,在被子彈擊穿後能自動密封。
該機採用可收放前三點式起落架。前起落架為雙輪,主起落架為單輪。機尾有較寬的垂尾和高置的平尾。
系統與設備
卡-52除裝有卡-50直升機上的各種必需的系統和設備外,還增裝了保證直升機在夜間和在復雜氣象條件下作戰的設備。
武器系統
短翼翼尖掛電子干擾艙,翼下4個掛架可掛4個B-8火箭發射巢,最多80枚S-8型火箭,或最多12枚AT-12激光制導空面導彈,射程8-10千米,可穿透900毫米裝甲。機身右側裝單管30毫米2A42機炮,備彈量280發。可換裝的其它武器包括23毫米機炮、AA-8「蚜蟲」或AA-11「射手」空空導彈,VB-32-57火箭發射巢,FAB-50炸彈。
尺寸數據
旋翼直徑:14.43米
機長(旋翼旋轉):15.96米
機高:4.93米
重量
正常起飛重量:10400千克
性能數據
最大速度(小角度俯沖):350千米/小時
最大平飛速度:310千米/小時
垂直爬升率(2500米高度):8米/秒
懸停高度(無地效):3600米
轉場航程:1200千米
續航時間:1小時40分鍾
限制過載:0-3g
『陸』 彈射器的歷史沿革
普通助飛彈射器
彈射器最早由英國人發明,最早的助飛彈射器在飛機被發明的時候就已經出現, 和萊特兄弟同期的蘭利, 首先利用彈簧和滑道進行助飛, 而萊特兄弟也在同樣概念下, 造出了落重彈射器。藉助這種彈射器。萊特飛行器成功進行了動力飛行。
在飛機發明後的不久就出現了水上飛機, 各國海軍在使用水上飛機時候, 為了讓艦只在不用停下來的情況下, 艦艇能讓飛機在短時間內升空。各國開始開發助飛裝置, 這種裝置最早是裝備在大型水面艦只上的水上飛機彈射器 . 結構上有落重式,飛輪式,火箭助推式, 液壓式和氣壓式多種。 巡洋艦彈射器
早期戰列艦,重巡洋艦上大部分是飛輪式的彈射器。這種彈射器由飛輪儲存機械能量, 通過離合器拉動鋼纜進行彈射。火箭助推彈射器多用於小型的艦船,二戰中,英國為了對付德國潛艇,使商船隊擁有一定空中力量, 曾為商船裝備了能讓颶風式戰機起飛的彈射器, 這種簡單的彈射器是火箭助推式的。這類彈射器 性能上來講, 彈射周期都相當的長。 早期的螺旋槳式飛機由於起飛速度不大,可以輕易從甲板上自行滑跑起飛,但噴氣式艦載機的重量和起飛速度急劇增大,只能通過彈射器起飛了。自20世紀20年代以來,先後曾出現有壓縮空氣式、火葯式、火箭式、電動式、液壓式和蒸汽式等多種動力的彈射器。除蒸汽彈射器外,其它形式的彈射器由於安全性或彈射能量的限制,制約了艦載機的發展使用,已逐漸被淘汰。
航母最早使用彈射器的是1922年從運煤船改裝而成的「蘭利」號雖然最高航速只有15海里, 這艘航母卻是美國海軍航空兵非常成功的試驗平台, 航母技術里最關鍵設備如彈射器, 攔機網和升降機技術都在「蘭利」上得到了試驗。從這艘航母得到的經驗和數據,對後來航母設計和運作有極大的影響。
壓縮空氣氣壓彈射器
30年代, 大部分飛機還能憑本身的動力全負荷在航母甲板上起飛, 裝備彈射器的本來是為了讓航母在更短時間內讓更多飛機升空。英國當時的「凱旋」和「勇氣」號航母就裝備了壓縮空氣氣壓彈射器。這個時期的氣壓液壓彈射器多採用活塞頂桿結構, 有滑輪鋼纜系統,最大功率達到5兆焦耳。
飛輪式彈射器
這個時期下水的美國航母「薩拉托加」和「列剋星頓」號上, 使用了當時技術上較可靠的飛輪式彈射器。當時的彈射器, 已經可以用比較短的彈射周期進行彈射。可是, 彈射器的使用在運作上卻增加了升空甲板人員運作的復雜性, 令本來已經復雜的升空運作變得更難執行, 反而導致升空延誤。這個難題曾困擾航母多年, 並導致彈射器被列為受淘汰設備。
二次大戰爆發後, 由於護航的需要, 開發了護航航母, 由於這類航母的甲板距離短, 飛機必需依靠彈射才能起飛, 彈射器成為必不可少的設備。
液壓彈射器
最初裝備在護航航母上的是飛輪彈射器,後來開發的大功率的液壓彈射器在1943年正式投入使用, 「企業」號首批改裝使用這種型號為H2-1的液壓彈射器的航母之一。在這之後護航航母大部分裝備了這種液壓彈射器。性能上H2-1彈射器可以將11000磅的負荷在73英尺內加速到70英里/小時的速度。基本滿足當時的作戰需要。
蒸汽彈射器的開發
經過二次大戰的實戰考驗, 航母的運作技術發展的更加成熟。二戰到了末期,噴氣機開始出現, 噴氣機起飛距離的增大和飛機重量的增加, 導致對彈射器的功率要求更大, 可是, 液壓彈射器已經達到技術極限, 當時已經證明這種技術的最大輸出功率只能達到20兆焦耳。推進活塞速度達到90英里/小時之後的工作效率急劇下降。而且, 彈射器的液壓油在高速流動推進時有沸燃現象,在安全性和工作可靠性上存在極大問題, 而且頂桿鋼纜系統重量很大。當時彈射器的問題成為延誤航母使用噴氣機的主要原因, 此時,英美意識到高能彈射器技術的重要性,就著手開發新技術。
30年代,為提高彈射器的效率,已有人提出了「直接驅動」(Direct Drive)的結構概念, 著重於降低驅動裝置的動態總重。從而改善彈射器的加速效率。開縫式汽缸設計就是在這種概念下產生的。作為動態結構的活塞和牽引器用最短的距離直接連接, 以減低推進活塞和牽引器這兩個動態結構的重量。
機械上, 這種結構的難度是既要讓驅動活塞/前引器結構在汽缸縫里自由移動, 又要保持必要的工作壓力。最大的技術問題是如何防止泄漏導致壓力下降。不少設計者曾為此提出過多種不同的解決辦法,最早的方案是在汽缸縫上設置彈性結構, 既能讓活塞結構通過, 又可以在活塞通過後不讓外漏。這種設計在40年代末曾用在XH-8液壓彈射器上, 性能上, XH-8彈射器可以將15000磅的負荷加速達到120英里/小時的速度。可是, 試驗中也發現, 彈性密封裝置在高壓狀態下密封效果很不理想。
經過一系列的研究和試驗後, 發現最簡單的方案, 是在汽缸內放置密封條, 然後通過前進的活塞, 將汽缸里的金屬密封條直接頂入汽缸縫, 並利用缸內的壓力將密封條壓緊, 從而壓力的不泄漏。
在40年代開發蒸汽彈射器的同時, 美國曾進行了超大型的飛輪儲能彈射器和電動彈射器的開發和試驗。理論上飛輪儲能彈射器可以達到很高的功率, 但是因高速離合器的技術難題得不到解決而很快被放棄。值得注意的是,當時在電動彈射器上研究上,西屋電氣公司成功研製了稱為「電彈器」(Electropult)的彈射器, 結構上跟熱門的電磁彈射器結構幾乎一樣, 採用直線電機設計, 而且在彈射功率與蒸汽彈射器相似的輸出。只是因為運作昂貴而被放棄。不過, 飛輪和直線電機技術被重新開發, 熱門的電磁彈射器上運用的就是飛輪儲能器和直線電機技術。
在開縫氣缸開發的同時,英國的後備役人員科林。米切爾向海軍建議嘗試使用艦上主鍋爐產生的蒸汽直接驅動彈射器的可能性。英國海軍就此開展了初步試驗, 試驗中證實了蒸汽彈射器的功率遠高於液壓彈射器, 而且發現彈射造成的蒸汽消耗對整體推進功率影響不大。而且可靠性和安全性更高較液壓彈射器更高。
1950年8月,英國在「英仙座」航母甲板中線上安裝了一台動力沖程45.5米的BXS-1蒸汽彈射器,它用艦上主鍋爐的蒸汽作動力,試驗獲得初步成功。彈射能量大,安全性和加速性能好,逐漸為航空母艦普遍採用。蒸汽彈射器可彈射20~35噸重的飛機,使其時速達250~350千米、重力加速度可達4~5.5g,每分鍾可以彈射1~3架飛機。航空母艦上通常裝有2~4部彈射器,分別設置在前飛行甲板和斜角飛行甲板。
1952年對 蒸汽彈射器的試驗證明成功, 這種被稱為米切爾式彈射器的裝置正式開始裝備而且被沿用至今。通過技術合作,美國直接參與了「英仙座」航母的彈射器試驗而獲得的這項技術, 此後將研製成功的型號為C-11的蒸汽彈射器裝備在「漢考克」號航母上,國的C-13-1型蒸汽彈射器長76.3米,每分鍾可以彈射2架艦載機。如果把一輛重2噸的吉普車從艦首彈射,可以將其拋到2.4公里以外的海面,可見其功率之大。
在1954年6月1日成功完成彈射操作。航母也從此進入全面噴氣時代。蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道上的滑塊把聯結其上的艦載機投射出去的。隨著航空母艦主動力裝置的發展變化和艦載機重量的增大,有的國家正研製內燃式、飛輪儲能式及電磁彈射器。內燃式彈射器是用燃油、水和壓縮空氣噴入燃燒室產生的燃氣作動力,彈射飛機。飛輪儲能式彈射器是將燃氣輪機發出的能量儲存在飛輪內,通過離合器、絞車、傳送帶牽拉往復車彈射飛機。蒸汽彈射器工作時要消耗大量蒸汽,如果以最小間隔進行彈射,就需要消耗航母鍋爐20%的蒸汽。美國隨後又開始研製新型的電磁彈射方式,但短期內難以投入實用。
電磁彈射器
蒸汽彈射器這種技術已經在航母上使用了50年,也使唯一經過實戰證明的技術。然而,美海軍在艦艇設備全面電氣化的大趨勢下,航母將採用電作為推進的主動力。所有動力設備也將電氣化。所以在80年代末,就開始了對電磁彈射器技術的開發,並在費城東部的試驗基地裝備了電磁彈射器進行試驗。在2003年向國會提交的報告中說到,電磁彈射器(EMAL) 證實有以下的優點:
1. 電氣結構,技術上容易與其他甲板上作戰系統兼容
2. 操作和維修人員編制簡化,而且與其它作戰系統人員兼容
3. 彈射功率提高,有利於裝備大型作戰飛機
4. 可控性和可靠性高,簡化測試
5. 結構簡化,操作復雜度減低此外,降落攔截索系統同樣也將電氣化。這個項目由通用原子公司(General Atomic)承包。
不過,蒸汽彈射器在功能上還是能滿足作戰的需要,而且在運作技術上相當成熟。2003年美海軍在公開的財政預算書里還提到了一項改良蒸汽彈射器設施的項目,報告里向國會提出要求撥款提升蒸汽彈射器的試驗設施的方案,並且提到提升設備的目的以應付蒸汽彈射器服役到2050年的需要。由此看來,蒸汽彈射器還會在美航母上使用相當長一段時間的。
『柒』 電磁彈射有什麼缺憾
實際上,蒸汽彈射器和電磁彈射器都能滿足現階段航母彈射艦載機的需求,只不過蒸彈代表了現有成熟技術,電彈代表著未來技術潮流,僅此而已。這兩種彈射方式原理上其實都研究的很成熟了,但是理論知識轉化為工程實踐要邁過不少的坎,這也是蒸電之爭的爭議根源所在。
『捌』 航空母艦彈射器的種類功能
彈射器發展中曾五花八門,經歷各種嘗試,雖有好多並未能用於實戰,但並不代表其不成功,只是在具體可操作性上及部分性能對材料要求上存在一定的矛盾。故而並未進行實用,彈射器在類型上、功能上非常多,現介紹幾個典型例子。 玩過彈弓的人都知道把石子彈出去的道理,而飛機在起飛的過程中也確實是加速度做功的過程,由於做功時間短,負荷沖擊性相當大,這對一般機械來說是個無法克服的問題。而彈簧復力彈射器則是利用直線電機或儲能機構把彈簧拉伸到儲能位置,利用制動機構保持能量不釋放,而工作時則利用控制系統斷開制動機構,彈簧在復力下拉動動飛機加速,飛機在自身發動機及彈射器的合力下加速,初始工作沖程一般只有60米。不過遺憾的是這種彈射器不能直接把飛機彈射起飛,飛機必須在發動機的推力下滑行一段才能起飛。而且這種彈射器在實際研究中是把彈簧放置在開口的滑道里(內口帶潤滑油),目的是不讓彈射器工作時不對周圍產生影響,而且這種大功率彈簧對材料要求嚴格,試想一下這么大功率的彈簧在航母服役期間不更換,對材質要求是多麼刻苛,即使是滑道,其精度也要求非常高。這種彈射器彈射飛機次數不高,因為它是靠儲能機構完成儲能的。更要命的是這種彈射器初始時拉力非常大,飛行員會發生短時的暈厥現象。對飛機的機構強度也要求相當高。而工作末端拉力又非常小,關鍵時候不能助推起飛。但這種彈射器效率高,停止無需採取緩沖手段。
不過,據個人分析,這種彈射器用在老瓦上用於起飛預警機應該還是可行的,雖不能達到起飛,但經過滑躍板時起飛絕不成問題。 這種彈射器是利用坡度使飛機起飛,通過升降機等手段將飛機運至坡頂,工作時飛機將在重力及發動機推力的合力下加速,並實現起飛。這種彈射器實際上是勢能釋放做功過程。在飛機下滑的過程中,其路線是平滑的,曲線的,是根據運動時軌跡及受力而確定的。這種彈射器的優點是技術成份低,而且在飛機起飛過程中飛行員不會承受過份迫力,血液不會過於集中從而導致暫時暈厥現象。缺點是需要建一個很大的坡面,運行時航母風阻力增大,隱形效果不好,更重要的是起飛頻率低,影響其它設備使用,還需要配套大功率的升降機等。
不過這種彈射器也可用在陸基上,大家認為陸基上用彈射器完全是浪費,但其實由於彈射器可以減少飛機油耗,縮短起飛時間,緊急情況下意義上非常大。而且可以實驗彈射器的性能。在陸基上,這種彈射器需要有山坡的地方才具備條件,不過有意思的是這種方式起飛也可用於飛機降落,當飛機降落時,關閉發動機,飛機在慣性下繼續滑行,經過一段距離進行爬坡,在爬上坡頂時飛機的速度自然降到相當小的速度,節省了能源,又同時利用坡度使飛機減速。在海上一般比較適用於無動力的海上浮動機場,當然做的比較大一些而已,同樣,也可利用坡底進行飛機著降。 這種彈射器是未來航母的彈射器,它分為兩種,分別是電磁線圈彈射器及電磁軌道彈射器。這兩種其實也就是交流直線電機和直流直線電機。這里主要簡單說一下電磁線圈彈射器。
電磁線圈彈射器工作原理實際上就是交流直線電機的工作過程,直線電機與旋轉電機不同,我們日常看到的許多電機都是旋轉電機,只有車床上才能偶爾看到圓筒式直線電機,而且功率都不是很大。電磁線圈彈射器的直線電機功率卻很大,其線圈為u型,中間為動子,在三相旋轉磁場拖動下做直線運動,改變相序會改變運動方向。電磁線圈彈射器與普通大型平板型直線電機不同,它不僅有復雜的強製冷卻系統,而且在每一段的功能都不相同。 其實為箭助推彈射器嚴格的說應該是助推器,而不是彈射器,不過都是使飛機起飛所以仍稱之為彈射器,其實叫什麼並不重要,重要的是其實用性。火箭助推可以使飛機起飛,在飛機起飛後助推彈射器自動分離,而且每分鍾起飛架次可以相當多,結構簡單,根本不需要象蒸汽彈射器那樣的許多配套設施。但相比之下卻存在許多不足,首先是尾流噴射擋板需改進,因為為箭助推器的尾流比飛機發動機的尾流還要強,所以對甲板後面及周圍的人或設備會產生更大的威脅。在助推中會產生大量的污染物,而且成本高,用一次性的助推彈射器會讓經濟不強的國家畏而卻步,多次重復使用的必須配快速打撈艇、驗傷設備、其本身也
要有定位系統等,加起來成本也不低。最重要的是其安全性一直受到質疑。 (1)維護成本大,U型密封條更換頻繁而又十分麻煩,對材質要求高;
(2)使用蒸汽彈射器成本大,效率低,配套設施多,系統煩瑣,各個環節要求高;
(3)需消耗大量淡水,美國曾為此考慮過蒸汽冷凝回收裝置,終因體積大及效率低而取消。
由於蒸汽彈射器存在以上不足,所以美軍對蒸汽彈射器不滿,從而催生了電磁彈射器。目前,美軍已正式在最新下水的(2013年10月11日)福特號航母裝備了電磁彈射器。
『玖』 能不能設計一個簡單彈射裝置,能將小玻璃球彈出七八米最好附上圖
笨~你可以用彈弓啊。