沒有彈射器的航母 = 廢鐵？特朗普一句話惹怒全軍迷！電磁彈射難產，蒸汽彈射停產！沒有彈射器的美軍航母還能放飛戰機嗎？深度解析航母百年起飛方式演變：彈射、滑躍與垂

最近 美國總統特朗普在華盛頓號航母上演講時 語不驚人 死不休 說既然電子彈射那麼難造 就讓福特級航母改回蒸汽彈射就好了 此話一出啊 引起軍迷一片譁然 看來美軍航母是要大踏步 套隊了 可能有人會提出這樣的問題啊 爲什麼二戰時期的航母艦載機不需要彈射就能順利離艦 而到今天呢 美國的航母卻沒有彈射器 就只能淪爲直升機航母呢 本期視頻我們就簡單講一講自航母誕生以來 艦載機的起飛方式的演變 也分析一下福特級航母還有別的選擇嗎 1903年 美國人萊特兄弟造出了世界上第一架飛機 飛行者一號 同時也奠定了飛機的基本飛行原理 機油發動機提供向前的推力或者是拉力 通過空氣流動機翼上下表面形成壓力差 進而產生向上的升力實現起飛 一百多年過去了 這一飛行原理呢並沒有變 所以任何飛機在不同起飛重量下都有最低的起飛速度 反過來 有要求機場必須有足夠長的跑道 這樣戰機想要在軍艦上起飛 也需要足夠長的滑跑距離來達到最低的起飛速度 不過從1910年第一架飛機從改裝後的巡洋艦上起飛到二次大戰結束 各國航母的艦載機幾乎都是自行起飛的 這首先是因爲當時螺旋槳戰機普遍重量輕 起飛速度低 而且當航母以30節的高速逆風行駛時 艦載機的實際呢相對於母艦的起飛速度會降到在陸地上起飛時的一半 而根據物理學定律 當直線雲加速運動的初速度爲零時 末速度的平方等於兩倍的加速度乘以位移 這樣末速度降爲原來一半時 艦載機只需要相當於地面機場四分之一的跑道長度就能達到起飛速度 此外 螺旋槳動力飛機天生就具備短距起飛的優勢 因爲無論是活塞式發動機還是渦輪螺旋槳發動機 輸出的都是恆定功率 而功率等於力與速度的成績 當螺旋槳艦載機在航母上加速起飛時 加速度恰好達到最大峯值 故而能在較短的距離達到了起飛速度 這也是二戰時期美軍航母上的艦載機起飛重量由戰前的三噸增加到戰爭末期的七噸 其起飛距離幾乎不變的奧祕 然而噴氣式艦載機上艦一切就變了 無論是1950年代還是今天的噴氣式發動機 其提供的都是恆定推力 故而噴氣式戰鬥機在高速飛行狀態時仍能繼續加速 故而能突破因素 但反過來在起飛時 其推力相對於自身的重量反而比不上螺旋槳艦載機 此外呢 爲了能飛得更快 噴氣式艦載機普遍採用了大後掠腳 後掠翼或者是三角形機翼 機翼厚度也比螺旋槳艦載機更薄 這就意味着即使起飛重量相同 噴氣式戰機起飛速度更高 起飛距離自然就更長了 而今天呢 美國尼米茲級航母和福特級航母長度是不超過340米 而超級大黃蜂和F35Z最小起飛距離都超過了400米 這樣艦載機是無法自主起飛的 必須藉助新的技術手段 神奇的是 1920年代早期的彈射器就已經誕生了 原理簡單說就是個大彈弓 當時海軍列強爲了能在戰列艦或者是重巡洋艦上運用水上飛機 開發出了採用壓縮空氣或者火藥爲動力的彈射器 這樣戰艦行駛時就能放飛水上飛機 返航時 才需要其落在戰艦附近的水面上 再由戰艦上的起重機去調回回收即可 而日軍爲了能在潛艇上使用水上飛機 也在許多潛艇的前甲板上安裝了空氣動力彈射器 1943年 美軍爲了能讓護航航母也能正常的運用大型艦載機 而開發出了液壓彈射器 原理呢 是由高壓空氣驅動液壓油 液壓油在推動油缸中的活塞 活塞通過 脫冷帶着艦載機起飛 比如H2型彈射器可以將5噸重的戰機在22.2米內加速到每小時113公里 但是由於其功率太低 在高速的主力航母上 艦載機使用彈射器起飛 反而不如讓其自行起飛更加合算 因此 大家的印象中 二戰各國艦載機都是自行離艦 二戰之後 美國和英國都絞盡腦汁 研究如何讓噴氣式艦載機上艦 美國在改造埃塞克斯級航母時 安裝了兩臺更強勁的H8型液壓彈射器 在1949年開工的合衆國號航母上 竟然安裝了多達四臺液壓彈射器 但是液壓彈射器沒有熱能與機械能轉換 導致其功率上限偏低 無法適應艦載機重型化的需求 英國人則根據蒸汽機的原理開發了蒸汽彈射器 在1950年的英仙座號航母上 安裝了一臺BSX1型實驗型蒸汽彈射器 之後發展爲動力形成31.4米的BS4型彈射器 可以將13.61噸的艦載機加速到每小時174公里 很快 美國也引進了蒸汽彈射器 並造出了國產版本的C10型彈射器 之後又發展出了長68.6米的C11型 用於改造二戰時期的航母 而1956年開始建造的弗萊斯特級航母安裝了長80.5米的C13型彈射器 之後又發展出了擴大氣缸直徑的C131型 當尼米茲級航母服役時 安裝的是動力形成增加到99米的C132型 其在電磁彈射器誕生之前是唯一可以讓30噸的艦載機在兩秒內加速到每小時近300公里 從而在甲板封爲零時仍能放飛戰機的彈射器 而爲法國戴高樂號航母專門定製的C133彈射器形成縮短到了75米 英國在1950年代只搞出了BS5型彈射器 在皇家方舟號航母上 艦手安裝了一部46米長的BS5型 左舷呢則安裝了一部60.7米長的BS5 同時賣給了法國海軍4條46米長的BS5 安裝在兩艘克萊蒙梭級航母上 之後由於英國常規航母的退役 美國就成了唯一能夠生產和維護蒸汽彈射器的國家了 但是蒸汽彈射器固有的缺陷也不可忽視啊 工作介質是高溫高壓蒸汽 故而體積重量巨大 結構複雜 維護工時長 而且熱效率不超過7% 每彈射一架艦載機就需要消耗半噸的彈數 而且由於混入了潤滑油而無法二次利用 更要命的是 蒸汽彈射器無法根據艦載機重量和速度靈活調整彈射能量 很容易對輕型艦載機造成傷害 相比之下 電磁彈射器就相當於一部直線運動的電動機 沒有複雜的蒸汽線管路 重量更輕 維護也更容易 故而美國海軍在設計福特級航母時堅持要求安裝新一代電磁彈射器 這不僅是因爲福特級航母能夠提供三倍於尼米茲的電能 同時 電磁彈射器上可以讓重量僅數噸的艦載無人機上艦 如果美國真的放棄了電磁彈射 那麼許多艦載無人機計劃就只能取消了 如果一艘航母沒有彈射器 就不能起飛艦載機了嗎 許多人會想到一個終極解決方案 那就是讓飛機垂直起飛 況且美國現在就有F35B垂直起降戰機 早在二戰末期 德國工程師就試圖搞出可以擺脫跑道的束縛 靠本身動力垂直起飛的戰機 冷戰開始後 由於美蘇雙方都想在開戰之初用核彈消滅對方的機場 於是垂直起降戰機達到了研發高峯 然而經過近30年的工程實驗 各國航空工程師沮喪的發現 想要一架有戰鬥力的飛機垂直起降的代價太高了 要麼在機身內安裝多臺發動機之後就淪爲了死衆的生力發動機 要麼安裝可以轉換推力噴氣發動機 導致飛行控制系統異常複雜 至於西方陣營 最後呢 只搞出來了鑰匙和其美國的表兄AV8B 蘇聯也只搞出來了個雅克38 而且三款呢都是亞音速的輕型攻擊機 而雅克38的發展型可以超音速飛行的雅克141遇到了嚴重的可靠性問題 該機在1991年10月5號在航母上測試時突然失控墜毀 蘇聯解體後 俄羅斯持續衰敗 再也就沒有搞過垂直起降戰機了 直到1996年 美國提出搞三軍聯合戰鬥機 海軍陸戰隊要求其子型號必須能垂直起降 以取代越來越老的AV8B 纔有了今天的F35B戰鬥機 然而 儘管F35B整體設計和發動機與空軍型的F35B 海軍常規起降型的F35C幾乎相同 但是戰鬥力仍然和另外兩款是存在巨大差距 首先 由於F35B增加了一個生力風扇 導致其載油量比F35C少了2855千克 常規起飛模式下 活動半徑也偏小 儘管F35B最大起飛重量可達27噸 但在垂直起飛狀態下 其F135發動機的主噴口 勝利風扇和兩個輔助噴口加起來 也就只能提供17.2噸的垂直升力 而其機身空重就有14.7噸 這樣在垂直起飛狀態下 哪怕只攜帶兩枚響尾蛇導彈 也只能再加註兩噸燃油 實戰價值是幾乎爲零了 所以除了飛行表演 F35B很少進行垂直起飛 而是需要滑躍起飛 那麼有沒有一種辦法能夠用最小的技術代價縮短艦載機的起飛距離呢 那就是最後出現的滑躍起飛 1973年 英國海軍泰勒中校在觀察航母上常規艦載機起飛時 發現由於英制彈射器功率不足 艦載機離艦後幾乎都會先下墜後爬升 他就想 如果能夠在航母甲板最前端加一個斜坡 讓艦載機以一定仰角起飛就能變相增加起飛跑道的長度 部分起到彈射器的效能 而英國海軍很想解決鑰匙腿短的問題 於是在1980年 在競技神號航母前端設置了一塊7.5度的滑躍甲板 經過反覆實驗 證明在起飛距離不變的情況下 滑躍起飛可使戰機的載重增加20% 或者載重不變情況下讓起飛距離減少60% 從而讓鑰匙成爲能堪用的艦載機 之後的英國無敵級航母 意大利的加里波迪號航母 西班牙的阿斯圖里亞斯王子號航母 泰國的納旅貝特號航母 到今天的伊麗莎白女王級航母 意大利的加富二號航母 乃至西班牙卡洛斯一號兩棲攻擊艦 澳大利亞的堪培拉級兩棲攻擊艦都在艦手設置了滑躍甲板 一共AV8B或者F35B滑躍起飛 而英國人這一技術的創舉也影響到了遲遲搞不出蒸汽彈射器的蘇聯人 1980年 蘇聯人呢通過大量測試證明具備大推重筆和高升力系數的蘇27和米格29戰機 藉助於滑躍甲板可以在200米距離內起飛 於是 在1982年開工 1990年正式交付的庫茲涅佐夫號航母上 其艦手爲60米長的12度滑躍甲板 同時設置了兩個105米的長跑道 共蘇33在滯空狀態下起飛的短起飛點和一個195米長跑道 共蘇33在滿載狀態下起飛的長起飛點 在今天的印度海軍自購的俄羅斯的維克拉瑪迪亞號航母和其自行建造的維克蘭特號航母上 米格29k艦載機也是滑躍起飛 然後美國艦載機那樣通過阻攔索短距離內降落 不過 美國海軍對滑躍起飛方式呢 卻沒有多大興趣 儘管在1980年代 他們也證明了湯姆貓和大黃蜂是具備滑躍起飛能力的 但如果認爲美國8萬噸級航母改用這樣的起飛方式 那麼由於艦載機的起飛距離被延長了 滑躍甲板又無法停放艦載機 會導致航母艦載機數量和出動能力大幅下降 況且 滑躍起飛方式不適合推重比較低的戰機 也做不到無甲板封情況下正常放飛艦載機 不過 如果美國接下來搞不定電磁彈射 又無法恢復因爲巴威公司破產而已經喪失的蒸汽彈射器製造能力 那倒也不妨效仿英國航母在福特級航母上增加滑躍甲板 以該艦332米的長度足夠讓F35B以最大起飛重量起飛 或者F35C以滯空狀態起飛 這總比讓其淪爲直升機母艦要好的多吧 那麼屏幕前的各位朋友 你們認爲美國航母會重回蒸汽彈射時代嗎 請在評論區打出來 我是大胖兵 我們下期節目再見