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弹射器的应用难点

发布时间:2019-08-06 02:34 来源:未知 编辑:admin

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  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。

  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,通常几百度就行,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。

  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。

  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。

  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。

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