『壹』 制作一个小型弹射装置(详细),不要带电路的,最好是:木头、弹簧、皮筋、钢管、弹子、
小型套筒类,常如钢笔这么大,洞口小与笔芯那么大的入口,套筒内安装内强力弹簧,容附带20里面长的钢针,爆发动力强,10米击破普通玻璃,无声音,一次性爆发力,可击穿10里面后的模板,就这些了,不说了,已经所与危险物品了
『贰』 弹射器的应用难点
许多文章关于弹射器制造难点的说法不尽相同,有的说开口汽缸密封是关键,有的说是开口汽缸制造难度很大,还有的说是弹射器的加工精度很高,也有的认为必须要有第一流的焊接技术。实际上,弹射器的真正难点在储汽罐的制造上。以上说法只有焊接技术才算是说到了点子上。
弹射器的储汽罐是一种大尺寸的高压容器。在制造工业中,高压容器是机械工业产品中一个重要的品种,被广泛用于化工、核工业、能源和航天技术中,是一个国家重工业水平的重要体现。虽然这种产品没有活动部件,结构也相当简单,但由于要承受高压,尺寸又大,因此对制罐材料、制造设备和焊接工艺等方面提出了特殊的高要求,制造企业要有相关的生产许可证。对于航母弹射器来说,又有使用次数、重量限制和耐高温方面的要求,故制造难度就更大了。制罐材料要用耐热的特种合金钢,必须要有很好的蠕变性能和抗拉强度,而且还要承受几十万次的弹射加压/卸压疲劳循环,只有几个国家才能制造。制罐工艺有好几种,常用的是用钢杵穿过钢锭,反复锻压制成环节状,经车削加工后,再将几个环节焊成筒体,两边封头用万吨以上的水压机整体压出或分块压出,然后经过切削加工再焊接。焊接过程要严格按照操作工艺进行,稍有不慎,就会使部件报废。
不过,储汽罐的制造难度也有相对性,它和罐的直径有很大的关系,当直径较小时,承受同样压力的储汽罐制造难度就会大幅度下降。如适当放松对重量的限制,也对降低难度有很大帮助。能生产小尺寸高压容器的国家可能要超过几十个,用来满足中小功率的弹射器是绰绰有余的。英国发明弹射器时,从提出方案到制造出演示装置,时间不超过几个月,弹射功率不大,储汽罐的工作压力只有每平方厘米20多千克显然起了很大作用。近十几年来出现了板缠绕制罐工艺,就是用高强合金板一层一层缠绕成罐体,这种方法解决了原有工艺产品重量大的缺点,制造难度也能下降许多。从某种意义上讲,发展弹射器有“门槛”,但不是很高,而且也不多,设计者可以是“半路出家”,并且试验的大部分部件可以一直用下去,开发费用不会太高,弹射器开口汽缸的直径始终是457毫米,也可证明这一点。
中国航空母舰弹射器数十年始终未研制成功,让人困惑,也严重影响和威胁到中国的国防,例如因为迟迟研制不出蒸汽弹射器,中国的航空母舰晚开建了至少十年以上,没有航空母舰的中国,因而失去许多许多;再如,虽然滑跃式起飞的瓦格良号就要下水了,歼15也正研制成功,但是因为没有弹射器,歼15只能带一枚C-602空对舰导弹,并且只有250海里的作战半径。作为网友没办法只好出来在那些大鲁班们面前弄弄斧,希望早日中国的海军象个海军。我们将中国航空母舰弹射器分为蒸汽弹射器和超强引擎弹射器两种类型。应该都具有可行性,技术上也不是太难。
第一种研制方案:航空母舰蒸汽弹射器
对中国航空母舰蒸汽弹射器 的研制构想是 :由(1)超高压蒸汽锅炉、(2)高压蒸汽储存罐、(3)弹射蒸汽缸、(4)传动绳、(5)飞机推力器、(6)控制器六个模块构成。
一、超高压蒸汽锅炉,可选用煤炭、汽油或核能加热生成超高温、高压蒸汽。压力越大,则弹射蒸汽缸直径就可越小。若压力相对不高,则可增大弹射蒸汽缸直径即活塞直径,即可满足推力的需要。技术上完全具有可行性。
二、高压储存罐,容积需要适当大,以满足在弹射飞机时,能向弹射蒸汽缸稳定地供应高压力的蒸汽推动活塞。技术上应具有可行性,且蒸汽集成化供应,只需2台高压蒸汽锅炉(一台运行,一台备用)及一个高压蒸汽储存罐,不仅节约了设备与空间,而且每只航空母舰上3-6套弹射装置联接,各管线相连,也提供了蒸汽管线储量及整体压力的稳定性。
三、弹射蒸汽缸是本设计的最核心与关键的地方,由蒸汽缸冲程部、活塞、传动杆、蒸汽缸加力口、蒸汽压力畅通阀、蒸汽缸泄压阀组成。蒸汽压力畅通阀由若干个组成,各阀门联动同步,由特制电动器统一控制开关, 能瞬间同时打开使高压蒸汽瞬时冲入弹射蒸汽缸,达到弹射的目的。蒸汽缸加力口则成漏斗形,将冲进的若干股高压蒸汽力聚焦在一起,强力冲向活塞。活塞与冲程缸体,只要能耐高压蒸汽的高温,通常几网络就行,技术难度远比普通汽车发动机低,技术上应该绝无问题。活塞受瞬间冲入的大流量高压蒸汽强大压力冲击,弹向缸体的另一端,活塞推动的传动杆将强大的弹射力通过传动绳,将飞机瞬间拉动并强力弹飞出去。至于需要多大的弹射力,根据飞机满载起飞所需的推力,减去飞机自身发动机所产生的推力,剩余的为弹射力,除以蒸汽的压强,考虑一定的机械损耗及弹射力冗余设计,即可计算出活塞所需要的面积即缸体和活塞的直径。 如前所述,弹射蒸汽缸在技术、材料上均不存在问题。
四、传动绳,是最简单的部分,不用介绍。
五、飞机推力器,由机械钩和滑轮组成,卡在甲板槽轨里,机械钩钩住舰载机加力杆,传动绳传来的弹射力拉动飞机推力器,推力器将飞机往前猛推,瞬间将飞机加速到超过起飞速度。
六、控制器由一电控器和回复绳构成。在飞机开动自身引擎时,回复绳通过飞机推动器将飞机紧紧卡住;控制器同时计算飞机引擎的拉力是否已达到引擎定额,只有达到时,才会指令蒸汽畅通阀门瞬间打开;在传动绳传来初始弹射力时,仍然将飞机卡住; 在控制器计算传动绳传来的弹射力加上发动机引擎力超过弹射起飞定额时,控制器控制的回复绳突然放开,飞机受弹射力、发动机引擎两个力的推动,由启动状态瞬间加速到起飞速度,弹射起飞。在前面的飞机被弹射起飞后,控制器一方面指令弹射蒸汽缸蒸汽压力畅通阀关闭及蒸汽泄压阀打开,另一方面将飞机推动器拉回原点,同时通过传动绳和传动杆,将活塞拉回弹射蒸汽缸原点。前述的自动控制技术对于工业早已现代化的中国来说根本不是问题。
特别提示,1、蒸汽压力越大,则活塞面积可越小,弹射蒸汽缸直径也就可越小,所需蒸汽少,因而蒸汽储存罐、管道等也就可以越小,整个弹射装置占用的空间也可越小。但是在蒸汽压力难以达到超高压时,不防牺牲点航空母舰空间,将弹射器做大一些,以满足弹射起飞的需要。以后蒸汽锅炉技术提高后,模块可随时升级更换。2、前述工作原理是飞机先开动引擎,然后再加入蒸汽力,超过战机满载弹射起飞定额时,控制器如枪的板机突然扣动,强大的合力挣脱束缚,将飞机往前推,并瞬时加速,在几十米内将飞机推动到起飞速度。我们也可设置另一程序,畅通蒸汽阀先全部打开,但是这时控制器通过推力器控制住飞机,活塞还动不了,只是随时处于自由前冲状态;然后飞行员自己根据准备情况,开动引擎,当飞机引擎开到最大时,控制器检测到推力数据达到要求(可通过回复绳检测综合推力,同时通过在引擎后方的甲板上安推力检测器检测引擎推力,当两个数据达到额定标准时,控制器才认定可以弹射起飞),然后控制器解除控制,飞机在两个强大的合力下被弹射出去。后一种工作原理,比前一种工作原理更好,即什么时候起飞由飞行员自由掌握。3、控制器可通过推力器的导线搭接,将控制信息传给飞机上的飞行员,无论是打开畅通阀,还是解除控制弹射起飞,皆由飞行员在飞机上自己控制,这样弹射起飞更人性化和安全。
第二种研制方案:航空母舰超强引擎弹射器
对中国航空母舰超强引擎弹射器 的研制构想是 :由(1)引擎弹射缸、(2)供油器、(3)传动绳、(4)飞机推力器、(5)控制器五个模块构成。
一、引擎弹射缸由N个弹射引擎单元组、滑轮车,冲程缸、尾气导出管组成。可根据飞机弹射需要配置相应数量的弹射引擎,通常3-5个引擎应该足够。引擎固定在滑轮车上,开足马力后,即向冲程缸的另一端冲去,可产生62.5吨(12.5吨/个*5个=62.5吨)的推力,加上飞机自身的两个引擎25吨推力,总计87.5吨推力足以将20多吨满负荷的飞机以弹射的速度在50-100米内弹射升空。实际上3台引擎组成弹射器可能已经足够。即使5台总价格也才1000多美元,技术与经济上应该可行。 工作原理为,当飞机准备好后,飞行员通过控制器发送指令给弹射引擎组,弹射引擎组各引擎点火启动,并加油将弹射力加大到定额标准,通过滑轮车上的传动杆和传动绳牵引飞机推力器,但此时控制器控制住飞机;飞行员开动飞机引擎达到最大起飞加力,这时控制器检测到两个推力均已达到标准,提示飞行员,飞行员向控制器发动指令,控制器 突然解除阻却,在两股强大的推动力下,飞机即弹射出去,瞬间加速至起飞速度。
对于弹射引擎组,是在控制器解除控制后,即带动滑轮车及传动杆沿铁轨向前猛冲,传动杆拉动传动绳、推力器,推动飞机起飞。技术难点在冲程缸及管道的耐高温及高压,至于冲程缸等,应选耐高温的材料,并且比较坚固即可,毕竟滑轮车不需与冲程缸紧密接合,只是沿铁轨向前冲。况且瞬间弹射也不会将缸体温度烧得太高,缸体随时用冷水降温以反复弹射。最需要防高温的部件主要在引擎原点后面的缸体及管道,这部分可用耐高温材料制成,同时用大量冷水从外面随时降温即可,因此用耐1000度左右高温的材料应该足够。至于尾气导出管等也采用冷却水冷却管道,因此性能要求也可不需要太高。
二、供油器、传动绳、飞机推力器、控制器四个模块比较简单,不用再述。
总之,中国除了考虑美国使用的蒸汽弹射思路,用引擎单元组弹射又何偿不可,其所占用的空间远远小得多。实际上弹射引擎组相当于在飞机起飞时,在飞机自身两个引擎的基础上,外加3个至5个引擎(即外加1.5-2.5倍的推力),帮助飞机加速起飞而矣,可使飞机满负荷、超短距起飞。 舰上弹射试验费用高而且更加危险, 所以一般的数据测试, 飞机弹射试验,美国海军都是在Lakehurst基地进行的。这个基地设有两个弹射试验平台, 而法国航母上装备的飞机也曾在这个基地里经过不少的试验才能在舰上服役的。
『叁』 设计一个弹射装置把小球弹出去
找两条弹性系数足够大的橡皮筋,做一个与弹丸大小合适的两端带卡鼻儿的圆形均匀硬质小斗,做成像弹弓那样的形状就行了
『肆』 电磁弹射器
1 。电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置,是一种正在研究中的下一代飞机弹射装置。
其工作原理是:直线感应电机的初级(固定部分)通上交流电后,产生交变磁场,这种磁场在直线感应电机的次级(运动部分)产生感应电流,使次级变为有感应电流的导体,这样,处于交变磁场的次级部分就会受到安培力的作用,向前运动。与传统的蒸汽式弹射器相比,电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。
2.其实要论电磁弹射器与蒸汽弹射器相比,用现代的高速列车与蒸汽机相比是毫不夸张的。
首先是效率问题,现役的蒸汽弹射器效率只有百分之五,电磁弹射器高达百分之六十,而且没有密如蛛网的高温高压蒸汽管道维修的噩梦,省人又省钱。在军事开资庞大的美军,是有一定意义的。
其次是电磁弹射实应性更好,电磁飞机弹射系统具有不断监视自身的闭路系统,连续调节速度和功率,以便适应每种飞机机型的弹射剖面。 电磁飞机弹射器除具有较大控制灵活性之外,其重量和大小只相当于蒸汽弹射器的一半。消除了高压、高温蒸汽管路和阀的迷宫将减少值勤作业和战斗危险。由于使用电力电子分系统,电磁飞机弹射系统的维修人员将少30%。 未来电磁飞机弹射系统是模块化的,因此便于维修和改进时不同组件和分系统的交换.
电磁飞机弹射系统具有更好的性能和和弹射控制范围,适合弹射飞机的范围很广。它将加速飞机的重量约在4.5~45吨,弹射速度在100~370千米/小时之间,控制灵敏度灵活,这是蒸汽弹射器不能达到的。
还能任意调节弹射推力,哪怕是四吨的无人机,那是蒸汽弹射机一弹就碎的轻巧飞行器——讯息战的新宠,由于弹射动能配置方面的限制,轻型飞机反而更难弹射。而且不能够弹射当前美军使用的无人机。而高性能无人机登上航母是肯定的,由于有人舰载机和无人机大小不一,而蒸汽弹射器又没法调节弹射功率,而且效率太低,一次弹射一般要消耗614千克蒸汽,每次弹射结束都有大量蒸汽被排除,带走大量能量,其效率一般在4%~6%之间。而电磁弹射系统的效率约为60%左右,对能量的需求大为降低。蒸汽弹射器由于功率无法精确控制,在弹射舰载机的过程中,对舰载机的推力上下波动比较大。而电磁弹射系统能够对弹射过程中的力进行精确控制,另外,蒸汽弹射器在飞机脱钩后仍然会维持很高的汽缸压强,对弹射器末端造成极大的冲击,而电磁弹射系统在与飞机脱钩后作用力立刻反向,对弹射系统末端的冲击力远远低于蒸汽弹射器。
目前的蒸汽动力弹射器不能够用于弹射任何现役无人机,而这被认为是蒸汽弹射器的最大缺陷。信息技术突破性发展以及更轻、更灵巧武器的不断出现,使无人机在“尼米兹”级航母退役之前就可能上舰执行战斗任务。而美国的政治领导层更希望使用无人机作战,以把人员伤亡、被俘的风险降低到零。
电磁弹射器还可以延长战机的寿命。电磁弹射器的功率可以根据弹射飞机的尺寸重量进行灵活调节,可用于弹射美国海军现在以及未来的各种有人飞机或无人飞机。同时电磁弹射器弹射力非常稳定,弹射过程中,其最大力与平均力的比值仅为1.05,这就大大减轻了弹射过程中飞机机体结构所受到的冲击,有研究表明,电磁弹射器的这一性能最大可使舰载机的机体寿命延长31%。此外,与蒸汽弹射器相比,电磁弹射器的尺寸、重量可降低50%,对人力的需求将减少30%,全寿命周期费用可降低20%,作战可用度可提高20%。
电磁弹射系统还有一个蒸汽弹射器不具备的优点,那就是它很容易简化为满足短距起降飞机起飞的助跑系统,能很好地与滑跃跑道形状配合,可用于轻型航母或两栖攻击舰上,甚至能够用在任何采用综合电力系统的舰艇上。而蒸汽弹射器的汽缸必须保持直线,不可能装在滑跃甲板上。
另外,电磁弹射系统构成相对简单。它只用直线电动机进行弹射、制动和使往复车复位,不需要保持常备状态,在完全关闭的冷态条件下不到15分钟内就能达到待用状态。实际将来经验成熟后时间会更短,而蒸汽弹射器要依靠大量的系统和分系统,有液压泵、蒸汽、水力刹车、蓄压器等等,需要你不断给弹射槽预热,蒸汽弹射器的机械磨损严重,尤其是金属密封条,每弹射一次都会与此摩擦一次,更换量大。而电磁弹射系统使用的电力电子元件用无接触的瞬时电磁力,无磨损,可靠性在民用领域已得到检验,寿命都在几万小时,且具容错能力。 可见,如遇紧急情况下,电磁弹射器反应速度远远优于蒸汽弹射器。而且可靠性两者根本没法比。
还有一个是蒸汽弹射器根本无法相比的性能,那就是电磁弹射器最大弹射50吨战机,最大速度可达400千米/小时,因此它可以在航母无需高速行驶的情况下或无风的情况下起飞战机。而使用蒸汽弹射器的航母,一旦遇到紧争情况,就全指望旁边的伯克级了,所以有人说航母只适宜进攻而不适宜防守是有一定道理的,但是采用电磁弹射将会改变这种观念。
3。2010年12月20日,电磁弹射器首次成功进行了F/A-18E舰载战斗机的弹射起飞试验。这标志着美国海军电磁弹射项目取得了里程碑式的重大进展。按照计划,“福特”号航母将装备4部电磁弹射器。最后一部电磁弹射器组件应于2014年初交付,从而保证在2015年初在舰上进行4部电磁弹射器的验证试验,为“福特”号航母在2015年9月交付美国海军做好准备。美国突破电磁弹射器技术给其他国家提出新挑战 。
电磁弹射器欧洲自己基本用不着,对外卖又是极为困难的一件事情,再算上费用分摊时扯皮的恶习,所以他应当是没什么动力。
俄罗斯军备更新方面历来计划宏伟、过分长远,典型的画大饼型,不过俄罗斯也可能会不干落后,尤其在普京重新上台以后。
据可靠消息,中国也有类似的计划,但是到哪一步了就不清楚了,随着中国全球利益的增多尤其是中国还拥有如此广阔的海域,在没有强大舰载机的保护下,仅凭几艘战舰或几艘潜艇是根本无法胜任的。而且现代海战中,没有战机的参与是无法想象的。
『伍』 世界上有没有可以弹射逃生的直升飞机
俄罗斯陆军和空军装备的卡-50和卡-52
少量装备,定单都被MI28抢走了
先引爆螺旋桨,在引爆固定座舱栓,将驾驶员用00弹射椅弹出
缺点:不适合编队作战,危机友军安全、
KA52数据
ka-52武装直升机是卡莫夫设计局为卡-50直升机设计的为其提供战场情报、进行协调和控制的保障机。1996年11月12日,乌赫托马直升机厂首次公开展出一种新式武装直升机卡-52,俄罗斯人以凶猛的两栖动物“短吻鳄”(Alligator)为其命名。与著名的卡-50直升机同属共轴型直升机系列,北约称之为“噱头B”(Hokum B)。它继承了卡-50的动力装置、侧翼、尾翼、起落架、机械武器和其他一些机上设备。卡-52和卡-50的不同之处在于它采用了并列式双座驾驶舱。能够满足直升机在昼夜和各种气象条件下完成超低空对地面目标进行突击的需要。
结构及布局
双旋翼共轴式布局,两台涡轴发动机安装在机身两侧的短翼上方。采用可收放的前三点式起落架。机身两侧的短翼下可挂各种武器。使团系统采用两副尺寸、形状完全相同,但旋转方向相反的共轴式旋翼。每副旋翼均由较宽的复合材料奖叶组成。奖叶为俄罗斯HAYH-3先进翼型。桨尖后掠30度,这有利于提高奖尖的临界M数,减小激波带来的损失。奖叶采用双――腔大梁,其抗扭刚度好,抗弹伤能力强。采用无铰桨级,它的中央为高强度钛合金锻件,由金属抗拉扭件与奖根相连。抗拉扭件由0.5毫米厚的金属片叠加而成,用以传递桨叶的拉力和离心力,起到水平铰和垂直铰的作用。这种结构抗弹伤能力强,即使被12.7毫米的枪弹击伤,也仍能保持直升机正常飞行。双旋翼直升机布局有助于缩小直升机的外廓尺寸,使机体结构更为紧凑。由于它没有尾奖,这也提高了在贴地飞行时的安全性。
动力装置
装两台 TB3-117BM涡轴发动机,每台功率为1660千瓦(2225轴马力)。且两台发动机位置隔得较远,这样就减少了两台发动机同时被对方枪击弹伤的可能性,从而可提高生存力。进气造装有防砂尘装置。排气口装有红外抑制器,可降低发动机的红外辐射水平。
机身与结构
卡-52的驾驶舱变化较大,比卡-50的驾驶舱宽,舱内~改战斗直升机串列两个座椅的传统作法,采用了两个并列座椅,供驾驶员和射击员乘坐。传统座舱的双座串列式布置,是射击员在前,驾驶员在后,且后舱比前舱高出一截。这样布置能同时保证两个机组人员都有良好的视界。有的专家提出疑问,卡-52采用并列双座会不会影响机组人员的视界?卡莫夫设计局的专家认为,并列双座不会影响机组人员的视界,其优点是两人可共用某些仪表、设备,减少重复,并有利于协调操纵直升机和使用武器。卡-52与卡-50相比,虽然增加了一名飞行员,但直升机的总重基本相同,这是为保征直升机具有良好飞行性能的需要。为此,就要设法减轻卡-52的重量。主要减重措施是:两人共用某些议表和设备;减轻装甲的重量;减少航炮的各弹量。与卡-50直升机~样,卡-52也采用火箭一降落伞一弹射救生座椅救生系统。座舱盖和桨叶抛投系统与十一50相同,只是两名飞行员各有自己的弹射座椅,弹射的轨迹也各不相同。当然弹射之前,首先必须炸掉机顶上面两副旋翼的6片奖叶,并抛弃座舱盖,然后才能弹射救生。卡-52由于有两名飞行员,所以弹射救生要比卡-50直升机复杂和困难些。
卡-52除驾驶舱以外,机体大量采用了复合材料,其重量约占全机重量的35%。复合材料能吸收雷达回波,可降低被对方雷达发现的概率。它的破损安全性也好,有助于减小弹击造成的破坏后果。油箱外层为复合材料,里面是蜂窝结构,在被子弹击穿后能自动密封。
该机采用可收放前三点式起落架。前起落架为双轮,主起落架为单轮。机尾有较宽的垂尾和高置的平尾。
系统与设备
卡-52除装有卡-50直升机上的各种必需的系统和设备外,还增装了保证直升机在夜间和在复杂气象条件下作战的设备。
武器系统
短翼翼尖挂电子干扰舱,翼下4个挂架可挂4个B-8火箭发射巢,最多80枚S-8型火箭,或最多12枚AT-12激光制导空面导弹,射程8-10千米,可穿透900毫米装甲。机身右侧装单管30毫米2A42机炮,备弹量280发。可换装的其它武器包括23毫米机炮、AA-8“蚜虫”或AA-11“射手”空空导弹,VB-32-57火箭发射巢,FAB-50炸弹。
尺寸数据
旋翼直径:14.43米
机长(旋翼旋转):15.96米
机高:4.93米
重量
正常起飞重量:10400千克
性能数据
最大速度(小角度俯冲):350千米/小时
最大平飞速度:310千米/小时
垂直爬升率(2500米高度):8米/秒
悬停高度(无地效):3600米
转场航程:1200千米
续航时间:1小时40分钟
限制过载:0-3g
『陆』 弹射器的历史沿革
普通助飞弹射器
弹射器最早由英国人发明,最早的助飞弹射器在飞机被发明的时候就已经出现, 和莱特兄弟同期的兰利, 首先利用弹簧和滑道进行助飞, 而莱特兄弟也在同样概念下, 造出了落重弹射器。借助这种弹射器。莱特飞行器成功进行了动力飞行。
在飞机发明后的不久就出现了水上飞机, 各国海军在使用水上飞机时候, 为了让舰只在不用停下来的情况下, 舰艇能让飞机在短时间内升空。各国开始开发助飞装置, 这种装置最早是装备在大型水面舰只上的水上飞机弹射器 . 结构上有落重式,飞轮式,火箭助推式, 液压式和气压式多种。 巡洋舰弹射器
早期战列舰,重巡洋舰上大部分是飞轮式的弹射器。这种弹射器由飞轮储存机械能量, 通过离合器拉动钢缆进行弹射。火箭助推弹射器多用于小型的舰船,二战中,英国为了对付德国潜艇,使商船队拥有一定空中力量, 曾为商船装备了能让飓风式战机起飞的弹射器, 这种简单的弹射器是火箭助推式的。这类弹射器 性能上来讲, 弹射周期都相当的长。 早期的螺旋桨式飞机由于起飞速度不大,可以轻易从甲板上自行滑跑起飞,但喷气式舰载机的重量和起飞速度急剧增大,只能通过弹射器起飞了。自20世纪20年代以来,先后曾出现有压缩空气式、火药式、火箭式、电动式、液压式和蒸汽式等多种动力的弹射器。除蒸汽弹射器外,其它形式的弹射器由于安全性或弹射能量的限制,制约了舰载机的发展使用,已逐渐被淘汰。
航母最早使用弹射器的是1922年从运煤船改装而成的“兰利”号虽然最高航速只有15海里, 这艘航母却是美国海军航空兵非常成功的试验平台, 航母技术里最关键设备如弹射器, 拦机网和升降机技术都在“兰利”上得到了试验。从这艘航母得到的经验和数据,对后来航母设计和运作有极大的影响。
压缩空气气压弹射器
30年代, 大部分飞机还能凭本身的动力全负荷在航母甲板上起飞, 装备弹射器的本来是为了让航母在更短时间内让更多飞机升空。英国当时的“凯旋”和“勇气”号航母就装备了压缩空气气压弹射器。这个时期的气压液压弹射器多采用活塞顶杆结构, 有滑轮钢缆系统,最大功率达到5兆焦耳。
飞轮式弹射器
这个时期下水的美国航母“萨拉托加”和“列克星顿”号上, 使用了当时技术上较可靠的飞轮式弹射器。当时的弹射器, 已经可以用比较短的弹射周期进行弹射。可是, 弹射器的使用在运作上却增加了升空甲板人员运作的复杂性, 令本来已经复杂的升空运作变得更难执行, 反而导致升空延误。这个难题曾困扰航母多年, 并导致弹射器被列为受淘汰设备。
二次大战爆发后, 由于护航的需要, 开发了护航航母, 由于这类航母的甲板距离短, 飞机必需依靠弹射才能起飞, 弹射器成为必不可少的设备。
液压弹射器
最初装备在护航航母上的是飞轮弹射器,后来开发的大功率的液压弹射器在1943年正式投入使用, “企业”号首批改装使用这种型号为H2-1的液压弹射器的航母之一。在这之后护航航母大部分装备了这种液压弹射器。性能上H2-1弹射器可以将11000磅的负荷在73英尺内加速到70英里/小时的速度。基本满足当时的作战需要。
蒸汽弹射器的开发
经过二次大战的实战考验, 航母的运作技术发展的更加成熟。二战到了末期,喷气机开始出现, 喷气机起飞距离的增大和飞机重量的增加, 导致对弹射器的功率要求更大, 可是, 液压弹射器已经达到技术极限, 当时已经证明这种技术的最大输出功率只能达到20兆焦耳。推进活塞速度达到90英里/小时之后的工作效率急剧下降。而且, 弹射器的液压油在高速流动推进时有沸燃现象,在安全性和工作可靠性上存在极大问题, 而且顶杆钢缆系统重量很大。当时弹射器的问题成为延误航母使用喷气机的主要原因, 此时,英美意识到高能弹射器技术的重要性,就着手开发新技术。
30年代,为提高弹射器的效率,已有人提出了“直接驱动”(Direct Drive)的结构概念, 着重于降低驱动装置的动态总重。从而改善弹射器的加速效率。开缝式汽缸设计就是在这种概念下产生的。作为动态结构的活塞和牵引器用最短的距离直接连接, 以减低推进活塞和牵引器这两个动态结构的重量。
机械上, 这种结构的难度是既要让驱动活塞/前引器结构在汽缸缝里自由移动, 又要保持必要的工作压力。最大的技术问题是如何防止泄漏导致压力下降。不少设计者曾为此提出过多种不同的解决办法,最早的方案是在汽缸缝上设置弹性结构, 既能让活塞结构通过, 又可以在活塞通过后不让外漏。这种设计在40年代末曾用在XH-8液压弹射器上, 性能上, XH-8弹射器可以将15000磅的负荷加速达到120英里/小时的速度。可是, 试验中也发现, 弹性密封装置在高压状态下密封效果很不理想。
经过一系列的研究和试验后, 发现最简单的方案, 是在汽缸内放置密封条, 然后通过前进的活塞, 将汽缸里的金属密封条直接顶入汽缸缝, 并利用缸内的压力将密封条压紧, 从而压力的不泄漏。
在40年代开发蒸汽弹射器的同时, 美国曾进行了超大型的飞轮储能弹射器和电动弹射器的开发和试验。理论上飞轮储能弹射器可以达到很高的功率, 但是因高速离合器的技术难题得不到解决而很快被放弃。值得注意的是,当时在电动弹射器上研究上,西屋电气公司成功研制了称为“电弹器”(Electropult)的弹射器, 结构上跟热门的电磁弹射器结构几乎一样, 采用直线电机设计, 而且在弹射功率与蒸汽弹射器相似的输出。只是因为运作昂贵而被放弃。不过, 飞轮和直线电机技术被重新开发, 热门的电磁弹射器上运用的就是飞轮储能器和直线电机技术。
在开缝气缸开发的同时,英国的后备役人员科林。米切尔向海军建议尝试使用舰上主锅炉产生的蒸汽直接驱动弹射器的可能性。英国海军就此开展了初步试验, 试验中证实了蒸汽弹射器的功率远高于液压弹射器, 而且发现弹射造成的蒸汽消耗对整体推进功率影响不大。而且可靠性和安全性更高较液压弹射器更高。
1950年8月,英国在“英仙座”航母甲板中线上安装了一台动力冲程45.5米的BXS-1蒸汽弹射器,它用舰上主锅炉的蒸汽作动力,试验获得初步成功。弹射能量大,安全性和加速性能好,逐渐为航空母舰普遍采用。蒸汽弹射器可弹射20~35吨重的飞机,使其时速达250~350千米、重力加速度可达4~5.5g,每分钟可以弹射1~3架飞机。航空母舰上通常装有2~4部弹射器,分别设置在前飞行甲板和斜角飞行甲板。
1952年对 蒸汽弹射器的试验证明成功, 这种被称为米切尔式弹射器的装置正式开始装备而且被沿用至今。通过技术合作,美国直接参与了“英仙座”航母的弹射器试验而获得的这项技术, 此后将研制成功的型号为C-11的蒸汽弹射器装备在“汉考克”号航母上,国的C-13-1型蒸汽弹射器长76.3米,每分钟可以弹射2架舰载机。如果把一辆重2吨的吉普车从舰首弹射,可以将其抛到2.4公里以外的海面,可见其功率之大。
在1954年6月1日成功完成弹射操作。航母也从此进入全面喷气时代。蒸汽弹射器是以高压蒸汽推动活塞带动弹射轨道上的滑块把联结其上的舰载机投射出去的。随着航空母舰主动力装置的发展变化和舰载机重量的增大,有的国家正研制内燃式、飞轮储能式及电磁弹射器。内燃式弹射器是用燃油、水和压缩空气喷入燃烧室产生的燃气作动力,弹射飞机。飞轮储能式弹射器是将燃气轮机发出的能量储存在飞轮内,通过离合器、绞车、传送带牵拉往复车弹射飞机。蒸汽弹射器工作时要消耗大量蒸汽,如果以最小间隔进行弹射,就需要消耗航母锅炉20%的蒸汽。美国随后又开始研制新型的电磁弹射方式,但短期内难以投入实用。
电磁弹射器
蒸汽弹射器这种技术已经在航母上使用了50年,也使唯一经过实战证明的技术。然而,美海军在舰艇设备全面电气化的大趋势下,航母将采用电作为推进的主动力。所有动力设备也将电气化。所以在80年代末,就开始了对电磁弹射器技术的开发,并在费城东部的试验基地装备了电磁弹射器进行试验。在2003年向国会提交的报告中说到,电磁弹射器(EMAL) 证实有以下的优点:
1. 电气结构,技术上容易与其他甲板上作战系统兼容
2. 操作和维修人员编制简化,而且与其它作战系统人员兼容
3. 弹射功率提高,有利于装备大型作战飞机
4. 可控性和可靠性高,简化测试
5. 结构简化,操作复杂度减低此外,降落拦截索系统同样也将电气化。这个项目由通用原子公司(General Atomic)承包。
不过,蒸汽弹射器在功能上还是能满足作战的需要,而且在运作技术上相当成熟。2003年美海军在公开的财政预算书里还提到了一项改良蒸汽弹射器设施的项目,报告里向国会提出要求拨款提升蒸汽弹射器的试验设施的方案,并且提到提升设备的目的以应付蒸汽弹射器服役到2050年的需要。由此看来,蒸汽弹射器还会在美航母上使用相当长一段时间的。
『柒』 电磁弹射有什么缺憾
实际上,蒸汽弹射器和电磁弹射器都能满足现阶段航母弹射舰载机的需求,只不过蒸弹代表了现有成熟技术,电弹代表着未来技术潮流,仅此而已。这两种弹射方式原理上其实都研究的很成熟了,但是理论知识转化为工程实践要迈过不少的坎,这也是蒸电之争的争议根源所在。
『捌』 航空母舰弹射器的种类功能
弹射器发展中曾五花八门,经历各种尝试,虽有好多并未能用于实战,但并不代表其不成功,只是在具体可操作性上及部分性能对材料要求上存在一定的矛盾。故而并未进行实用,弹射器在类型上、功能上非常多,现介绍几个典型例子。 玩过弹弓的人都知道把石子弹出去的道理,而飞机在起飞的过程中也确实是加速度做功的过程,由于做功时间短,负荷冲击性相当大,这对一般机械来说是个无法克服的问题。而弹簧复力弹射器则是利用直线电机或储能机构把弹簧拉伸到储能位置,利用制动机构保持能量不释放,而工作时则利用控制系统断开制动机构,弹簧在复力下拉动动飞机加速,飞机在自身发动机及弹射器的合力下加速,初始工作冲程一般只有60米。不过遗憾的是这种弹射器不能直接把飞机弹射起飞,飞机必须在发动机的推力下滑行一段才能起飞。而且这种弹射器在实际研究中是把弹簧放置在开口的滑道里(内口带润滑油),目的是不让弹射器工作时不对周围产生影响,而且这种大功率弹簧对材料要求严格,试想一下这么大功率的弹簧在航母服役期间不更换,对材质要求是多么刻苛,即使是滑道,其精度也要求非常高。这种弹射器弹射飞机次数不高,因为它是靠储能机构完成储能的。更要命的是这种弹射器初始时拉力非常大,飞行员会发生短时的晕厥现象。对飞机的机构强度也要求相当高。而工作末端拉力又非常小,关键时候不能助推起飞。但这种弹射器效率高,停止无需采取缓冲手段。
不过,据个人分析,这种弹射器用在老瓦上用于起飞预警机应该还是可行的,虽不能达到起飞,但经过滑跃板时起飞绝不成问题。 这种弹射器是利用坡度使飞机起飞,通过升降机等手段将飞机运至坡顶,工作时飞机将在重力及发动机推力的合力下加速,并实现起飞。这种弹射器实际上是势能释放做功过程。在飞机下滑的过程中,其路线是平滑的,曲线的,是根据运动时轨迹及受力而确定的。这种弹射器的优点是技术成份低,而且在飞机起飞过程中飞行员不会承受过份迫力,血液不会过于集中从而导致暂时晕厥现象。缺点是需要建一个很大的坡面,运行时航母风阻力增大,隐形效果不好,更重要的是起飞频率低,影响其它设备使用,还需要配套大功率的升降机等。
不过这种弹射器也可用在陆基上,大家认为陆基上用弹射器完全是浪费,但其实由于弹射器可以减少飞机油耗,缩短起飞时间,紧急情况下意义上非常大。而且可以实验弹射器的性能。在陆基上,这种弹射器需要有山坡的地方才具备条件,不过有意思的是这种方式起飞也可用于飞机降落,当飞机降落时,关闭发动机,飞机在惯性下继续滑行,经过一段距离进行爬坡,在爬上坡顶时飞机的速度自然降到相当小的速度,节省了能源,又同时利用坡度使飞机减速。在海上一般比较适用于无动力的海上浮动机场,当然做的比较大一些而已,同样,也可利用坡底进行飞机着降。 这种弹射器是未来航母的弹射器,它分为两种,分别是电磁线圈弹射器及电磁轨道弹射器。这两种其实也就是交流直线电机和直流直线电机。这里主要简单说一下电磁线圈弹射器。
电磁线圈弹射器工作原理实际上就是交流直线电机的工作过程,直线电机与旋转电机不同,我们日常看到的许多电机都是旋转电机,只有车床上才能偶尔看到圆筒式直线电机,而且功率都不是很大。电磁线圈弹射器的直线电机功率却很大,其线圈为u型,中间为动子,在三相旋转磁场拖动下做直线运动,改变相序会改变运动方向。电磁线圈弹射器与普通大型平板型直线电机不同,它不仅有复杂的强制冷却系统,而且在每一段的功能都不相同。 其实为箭助推弹射器严格的说应该是助推器,而不是弹射器,不过都是使飞机起飞所以仍称之为弹射器,其实叫什么并不重要,重要的是其实用性。火箭助推可以使飞机起飞,在飞机起飞后助推弹射器自动分离,而且每分钟起飞架次可以相当多,结构简单,根本不需要象蒸汽弹射器那样的许多配套设施。但相比之下却存在许多不足,首先是尾流喷射挡板需改进,因为为箭助推器的尾流比飞机发动机的尾流还要强,所以对甲板后面及周围的人或设备会产生更大的威胁。在助推中会产生大量的污染物,而且成本高,用一次性的助推弹射器会让经济不强的国家畏而却步,多次重复使用的必须配快速打捞艇、验伤设备、其本身也
要有定位系统等,加起来成本也不低。最重要的是其安全性一直受到质疑。 (1)维护成本大,U型密封条更换频繁而又十分麻烦,对材质要求高;
(2)使用蒸汽弹射器成本大,效率低,配套设施多,系统烦琐,各个环节要求高;
(3)需消耗大量淡水,美国曾为此考虑过蒸汽冷凝回收装置,终因体积大及效率低而取消。
由于蒸汽弹射器存在以上不足,所以美军对蒸汽弹射器不满,从而催生了电磁弹射器。目前,美军已正式在最新下水的(2013年10月11日)福特号航母装备了电磁弹射器。
『玖』 能不能设计一个简单弹射装置,能将小玻璃球弹出七八米最好附上图
笨~你可以用弹弓啊。