航空母舰蒸汽弹射器复杂系统工程离不开海水淡化设备
2014-04-15 16:22:36
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据科学网2014年2月14日讯 蒸汽弹射器是航空母舰上的飞机起飞装置，用于舰载机蒸汽弹射起飞。世界上*早的弹射器是由美国西奥多·埃利森海军上尉于1911年研制成功的。这种原始的弹射器由三条绳索和一块砝码组成，但这种弹射器太原始，几乎没起到什么作用。后来，埃利森又对这种原始的弹射器进行改进，研制成功压缩空气式弹射器，于1912年11月12日进行了人类史上第一次弹射起飞。
不过，埃利森的发明并没有引起人们的注意。因为当时的舰载飞机重量轻、速度低，不需要弹射也可从航空母舰的飞行甲板上起飞。直至喷气式飞机诞生后，弹射器才变得日渐重要起来。
而第二次世界大战结束时，航空母舰上所装备的弹射器都是液压的，弹射能量极小，根本无法满足喷气式飞机的需要。1951年，英国海军航空兵后备队司令米切尔率先提出研制蒸汽弹射器的设想。他当年就将其研制成功，并装备在海军航空母舰上。后来，美国人又于1960年研制成功了内燃弹射器，并将这种弹射器安装在“企业”号核动力航空母舰上。不过，这种内燃式弹射器至今仍不能令人满意，所以“企业”号上除了装备内燃弹射器之外，还装备有蒸汽弹射器。
概念上蒸汽弹射器只是一个大型蒸汽汽缸和一个蒸汽控制系统。将高压蒸汽能量转化为动能进行弹射。然而，由于飞机结构强度上的限制，弹射器不但要有足够的输出功率，而且要把输出功率准确控制在飞机可以接受的程度内。
弹射的时候，蓄压罐内的蒸汽由弹射阀门释放到弹射汽缸内，缸内压力上升推动活塞前进。弹射阀门的另外一个更重要作用，是精确控制蒸汽进入弹射汽缸的流量变化，以此控制推力和弹射的加速度，保证飞机结构不会超负荷。飞机升空后，蒸汽排放阀打开，让汽缸内蒸汽排出。同时，活塞和飞机牵引器被水刹器减速后停下，然后由归位系统拉回起跑点。
重型飞机要想从航空母舰上起飞，必须有蒸汽弹射器。在飞机起飞前，由位持器钢圈把尾部扣在一个坚固点上，飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个滑梭内，滑梭以挂钩钩住飞机。滑梭是蒸汽弹射器唯一露在飞行甲板上的零件。飞机前面的甲板下，有两个平行圆筒，每个至少长45米，筒中的活塞与所有滑梭相连。蒸汽由母舰上的锅炉输出，增压后输入滑梭。飞机起飞时开足马力，但被位持器扣住。蒸汽弹射器一启动，飞机引擎的动力加上蒸汽压力，使钢圈断开，飞机前冲，在45米距离内达到时速250千米/小时。飞机弹射起飞脱离滑梭后，活塞前端的注管就落入水池，在几米的距离内停顿，滑梭移回原位，推动另一架飞机起飞。
航空母舰上每个蒸汽弹射器每分钟可推动两架飞机起飞。通常航空母舰*多装设4个蒸汽弹射器。据已公开资料显示，在役蒸汽弹射器总重量接近500吨，每次弹射*大输出能量可达到95兆焦耳，*短工作周期为45秒，平均每次耗用近700公斤蒸汽。
蒸汽弹射器是一项复杂的系统工程，除了弹射器本身的设备，还有海水淡化设备、贮水池、高压水泵、锅炉、加热装置等诸多附属设施。