造一艘电磁弹射航母有多难

1967年6月17日我国第一枚氢弹爆炸成功震惊了世界。55年后的今天，中国第一艘平直通飞行甲板和弹射起飞航母下水，相信也一样令世界震惊，尤其是对大洋彼岸。

据央视报道，今天上午，我国第3艘航空母舰下水命名仪式在中国船舶集团有限公司江南造船厂举行。经批准，我国第3艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”，舷号为“18”。

福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，采用平直通长飞行甲板，配置电磁弹射和阻拦装置，满载排水量8万余吨。该舰下水后，将按计划开展系泊试验和航行试验。

中国航母从滑跃甲板航母一步进入了弹射起飞的航母，更值得称道的是中国弹射型的航母一步跨越了美国航母使用了68年的蒸汽弹射时代，直接进入电磁弹射时代，同美国最新型航母福特号使用相同的弹射技术。

蒸汽弹射

目前的弹射型航母主要有两种，一种是电磁弹射，另外一种就是蒸汽弹射。说到蒸汽弹射很多人或许和笔者一样都以为蒸汽弹射是美国人发明的，其实不然，真正的发明者是英国人。世界上第一艘使用弹射起飞的航母是英国的“英仙座”号航母，不过它只是进行测试，并没有服役。美国的蒸汽弹射技术是从英国购买的，而美国现在的蒸汽弹射器也是此基础上发展而来的。目前已经发展到C-13-3型蒸汽弹射器，已经装备在法国的“戴高乐”号航母。

二战后英国海军军官柯林·米切尔中校提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上的想法。经过试验表明，它有可能获得更强大的弹射器。1950年“英仙座”号航母安装了第一个实验性蒸汽弹射器。弹射器被放置在航母现有飞行甲板的上面，弹射器进行了大约 1560 次测试，从1000 多个静载测试开始，重量逐渐增加，然后转向无人驾驶飞机，其机翼被截断以降低滑翔能力。最后的测试是由舰队航空兵所驾驶的各种类型的有人驾驶飞机进行的。此后，该舰于1952 年 1 月 14 日抵达费城，向美国海军展示弹射器。在他们之间，英国和美国人共弹射大约 127 架载人飞机。英仙座号航母于3月21日返回朴茨茅斯并拆除了弹射器。此后蒸汽弹射器开始大规模装备英国的航母。

1950年中期美国海军从英国引入了C-11蒸汽弹射器，以便能够弹射更重的喷气式战斗机。1954年6月1日，美国在“汉考克”号航母上对蒸汽弹射器装备完成弹射操作。从此，航母装备蒸汽弹射器日渐普遍，整个过程只花了10年时间。

蒸汽弹射目前已使用了68年，但它并不是没有缺点。蒸汽弹射器造价昂贵、设计、制造和安装技术均复杂、保养维护非常费工夫和成本大，又需占用航母大量空间和消耗大量淡水，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。 以美国小鹰级航空母舰的C-13弹射器为例，它一次弹射就要消耗625公斤的蒸汽和1吨左右的缓冲淡水。蒸汽在弹射后散失到外界，如果航母以每分钟1架的速度进行紧急弹射起飞，连续弹射8架飞机之后航母锅炉蒸汽压力就会损失20%，整个动力就会损失32%，航速就要下降8节。更不用说蒸汽需要先加热保存才能使用，耽误作战的宝贵时间。

蒸汽弹射器的机械磨损很严重，尤其是金属密封条，舰载机每弹射一次都会与之摩擦一次，更换量非常大。统计数字显示，运转蒸汽弹射器的费用占整个航母全部设备维护费用的80％，差不多需要500人来保证蒸汽弹射器的运行和维护。此外蒸汽弹射器只能弹射一定重量的舰载机，一些舰载无人机就无法弹射。有鉴于蒸汽弹射器的问题，人们开始研究使用新的方法来弹射飞机。

电磁弹射

电磁推进技术的原理早在19世纪初就已有人提出，后经过几十年的探索与研究，人们相继研制出了各种电磁感应原理的直线发射装置或模型，但由于受相关研究领域技术的影响，上述模型的性能距工程实用尚存在着较大的差距。电磁弹射器的研究则始于1982年。1988年

美国海军与卡曼航空航天公司曾计划联合研制航母舰载电磁弹射器模型，指标是在3s的加速时间内，把重达36吨的全载F-14“雄猫”战斗机加速到150节。据估计这种电磁弹射器的重量只有现役的蒸汽弹射器的十分之一，而且省去许多管道，这对于舰船的安全运行和减重提速都具有重要意义。2013年10月11日，世界第一艘装备电磁弹射器的航空母舰福特号航母下水。

电磁弹射器重量更轻，占用空间更少，需要更少的维护和人力，更可靠，充电更快，使用更少的能源，更适应于全电驱动的船只。电磁弹射器可以更精确地控制弹射性能，可以弹射更多种类的飞机，从重型战斗机到轻型无人机。以福特号航母的电磁弹射系统为例，它的四个圆盘交流发电机可以提供高达121兆焦耳的能量，比蒸汽弹射器的约95兆焦耳多出29%的能量。电磁弹射器拥有90%的动力转换效率，也将比蒸汽弹射器更高效，后者只有5%的效率。

理论与实践还是有区别的。福特号的电磁弹射器表现并不让人满意。根据美国国防部2018年的一份报告称，其平均关键故障率是美国海军要求阈值的9倍。2021年1月，美国国防部作战测试部门的报告指出，从2019年11月至2020年9月的3975次弹射期间，美航母电磁弹射系统在操作任务失败之间，实现平均181次可靠工作循环，远低于4166次的要求。

福特号电磁弹射器的经验和教训对福建舰都是宝贵财富。在福特号航母上暴露的重大问题，相信福建舰的设计单位肯定考虑到了，且我国对电磁弹射器进行了数万次测试，无疑是重大的技术保障。因此笔者有信心认为福建舰比福特号航母会用更少的时间达到“初始作战能力”。