美国CVN 21航母与飞机弹射系统概述转原文地址：美国CVN--21航母与飞机弹射系统概述(转)作者：一见如故美国CVN-21航母与飞机弹射系统概述选自[全球军事快讯]合众国际社报道，标准的美国"尼米兹"级航空母舰每艘的造价约为六十亿美元，美国的下一代航空母舰CVN-21的造价大约是这个数字的两僧。
后面还有战机、舰员培训以及支援和保护航空母舰的其它水面舰只的费用。
从理论上说，中国可能对美国海军在太平洋的传统优势构成挑战。
有人认为，建造航空母舰会使中国的预算无法承受，但是，这种观点不能完全令人信服。
报道认为，如果中国选择这样做，他们可能会得到美国海军的帮助。
基廷上将访华时曾说，如果中国决定这样做，美国将愿意助一臂之力。
美国有一派的观点欢迎中国投巨资建造航空母舰，理由是中国人可能会需要长达二十年的时间才能造出这些舰只和飞机，培训舰上人员，学习操作航空母舰的战术，他们将很难赶上已经有八十年航空母舰经验的美国海军。
另一些人认为，引诱中国建设这样一支海军是一个聪明的财政陷阱，会在未来几十年里使中国的国防预算无法承受并使之扭曲，未来中国的航母对美国占优势的隐形攻击潜艇来说也是巨大的目标。
还有一种观点认为，在隐形潜艇以及快速鱼雷和精密制导武器的时代，大型航空母舰已经过时。
有人认为，建造航空母舰会使中国的预算无法承受，但是，这种观点不能完全令人信服。
基廷指出，美国在这方面的经验领先全球，但美国海军在设计、建造航空母舰、配备飞机和训练航海船员及飞行人员，仍要花十年以上的时间。
基廷说："如果中国要做这件事，将会是个非常艰难的工程。
"目前，蒸汽弹射器、阻拦索及大型升降机等关键技术，就算是海军强国也很难掌握建造航母所有关键领域的技术，法国建造的"戴高乐"号核动力航母，其蒸汽弹射器也是从美国进口的。
蒸汽弹射器实际就是一台往复式蒸汽机，只不过其动力冲程很长。
蒸汽弹射器由发射系统、蒸汽系统、拖索张紧系统、润滑及控制系统等部分组成。
工作时，由锅炉产生高压蒸汽，并把这种高压蒸汽储存在蒸汽室里，弹射前，用拖索将舰载机钩在往复车上，一旦将高压蒸汽充入汽缸筒，蒸汽的巨大压力推动活塞，活塞带动往复车，往复车带动舰载机飞速向前滑动，从而将飞机弹射出去。
如美国的C-13型蒸汽弹射器，可将36.3吨重的舰载机以185节(即339公里/小时)的高速弹射出去。
目前，美国海军的航空母舰弹射一架飞机仅需30秒种。
为与发射系统配套，航空母舰的甲板上还设有喷气偏流板。
(就是挡板)这种安装在弹射台后方的偏流板又称为燃气导流板。
飞机在起飞前，将支起这个偏流板，用以挡住起飞时马力开得最大的喷气式舰载机向后喷射出的高温燃气流，以防对人员和甲板造成危害。
每个弹射器后面有一组共3块偏流板。
单发动机的航母舰载机起飞时需支起3块偏流板。
为防止高温燃气烧坏挡板，挡板还装有供循环冷却水流动的格状水管。
目前美国使用的这种水冷式喷气偏流板，当正在升起时能承受94.4千牛的喷气推力，若完全升起后，能承受400千牛的喷气推力。
该板放下后与飞行甲板齐平，能承受31.572吨重的飞机在中等海况下从上面通过或静止不动地压在板上。
在恶劣情况下，飞机一般不允许压在该板上。
航母的蒸汽弹射器是一根70米长的钢管。
当然是很多节接起来的。
当它在工作的时候，蒸汽推动活塞在70米的距离上高速运行，把一架40吨质量的重型舰载机在不到100米的距离上加速到足以升空的250千米每小时的速度，尽管母舰航行的35节的速度和逆风获得的相速度可以减轻一些蒸汽弹射器的负担，但是毫无疑问，蒸汽弹射器就是一套高速高压长距离的气动活塞系统。
简要叙述一下加工这样一套系统需要哪些技术：高精度的内圆磨床和内孔磨削技术：在机械加工领域，内孔加工的难度要远远大于外圆加工。
这是常识。
蒸汽弹射器是高压高速系统，汽缸筒不能简单地用一根钢管车削内圆和磨削内圆，汽缸内壁既然承受着剧烈的摩擦和高压，那么，汽缸筒毛坯应当是精密锻件。
然后，内壁表层一定要加工掉，去掉脱碳层。
还可能需要用高速钢丸击打内壁表面，以强化表层。
材料的冶炼和毛坯的锻造技术目前应当能够掌握。
接着，要对这根钢管进行热处理并且在汽缸内壁进行氮化处理，形成高硬度的保护层。
我们热处理技术相对落后，这么长的钢管热处理之后的尺寸精度和内部金相组织都要满足苛刻的技术要求。
估计这是个难点。
我们在这方面缺乏先进技术。
这些设备必定是专用的。
进口像这样关键的专用设备美国一定卡得很紧，花多少钱都不会卖给我们。
然后要对钢管内壁进行机械加工，先粗车，后精磨，工序一定很多。
尺寸精度要求很严，允许的误差很小。
什么样的机床能高精度磨削至少7米长的钢管内壁呢?并且这样的尺寸如何检测呢?如果把内壁加工成类似糖葫芦那样的形状怎么办?钢管两头小中间大或者出现喇叭口形状怎么办?当然这样的形位误差都是很小的，眼睛是看不出来的。
加工类似于炮筒，但是不要忘记，高膛压的炮筒寿命不超过10秒钟，蒸汽弹射器可是要长时间工作的。
相对于活塞筒，活塞杆的加工略微简单。
不过两者的配合精度肯定相当高。
现在假定这样的活塞筒和活塞杆都加工出来了。
安装还是个大问题。
母舰虽然巨大，可还是个柔性结构。
在海上航行，船体结构经受风浪的巨大冲击，不可能保持刚体。
蒸汽弹射器活塞筒安装在柔性体上，怎样保证活塞筒连接的直线度保持不变呢?美国佬必然有他们的绝招。
而这都是秘而不宣的看家绝技。
此外还有密封的问题，蒸汽腐蚀的问题，等等。
此外，航母还需要装备高性能的雷达系统和众多电子设备，绝大多数国家恰恰在资讯产业技术领域处于发展不平衡的状态，像高速巨型电脑这样的关键设备，世界上只有少数几个国家掌握，而且这种IT行业的"代差"是无法在短时期内消融的。
2006年9月5日，美国海军在华盛顿州的海军基地举行CVN-78航母设计规格的认证仪式。
由于CVN-78航母是美国下一代航母--CVN-21级的首舰，CVN-78航母将最早于2014年9月进入美国海军服役。
据报道，兰德公司曾公布一份题为《现代化中的美国航空母舰舰队--加速CVN-21航母的生产》的报告，首次披露了CVN-21的三项全新技术：1.电磁弹射系统在过去四十年里，美国航母一直沿用蒸汽动力弹射器对舰载飞机进行弹射助推。
航母弹射系统频繁使用，造成淡水大量损耗和弹射系统疲劳，影响舰载机起降能力。
现在使用的蒸汽弹射器只能弹射重量不超过七万磅的飞机，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。
CVN-21级航母上将采用新的飞机弹射技术，这种技术会让弹射器产生电磁波，电磁波能调节弹射器的长度。
飞机弹射器的往复轨道上附装一个电枢，通过电枢控制电磁波来调整弹射所必需的动力和速度。
电磁弹射装置与蒸汽弹射器相比，弹射能量更大，效率更高。
可以弹射比现在更重或者更轻的飞机，无人机也能通过电磁弹射系统起飞执行作战任务。
电磁飞机弹射系统的研制目标是实现弹射功率达到12.4万千瓦，使飞机端速达到55~220节，加速度峰值与均值之比为1.05，可用于弹射各种飞机(包括无人机等轻型飞机)，周期为45秒。
1999年12月20日,美国海军海上系统司令部网站报道，诺斯鲁普"格鲁曼公司于1999年12月10日签订一项价值61775261美元的成本加奖励的合同，以便用于电磁飞机弹射系统(EMALS)计划的定义和减少风险阶段。
该阶段计划构成是开发一个全尺度的、缩短长度的全集成的电磁飞机弹射系统的原型，该系统将代替当前的蒸汽弹射系统用于CVNX航空母舰上。
研究工作在加利福尼亚州的SUNNYVAL完成90%，在新泽西州的贺斯特湖海军航空试验站完成10%，预期到2003年9月全部完成。
该合同拨款不是在本财政年度结束完成。
该合同进行竞争性采办，以38项建议、7项报价和两项奖励为依据。
美国海军航空作战中心的飞机部作为合同#N68335-00-C-0208的执行者。
另一项合同是同位于加利福尼亚州圣地亚哥的通用原子公司(GeneralAtomics)签订的，合同价款61775261美元，也是成本加奖励合同。
合同号为#N68335-00-C-0189。
其它完成日期和运作原则均与前一个合同相同。
美国海军电磁飞机弹射系统计划经过为期4年的计划定义和降风险阶段之后，2004年4月2日，在通用原子公司和诺斯罗普"格鲁曼公司两家企业之间，美国海军空战中心选择了通用原子公司的电磁飞机弹射系统(EMALS)方案。
电磁飞机弹射系统是为美国海军未来的CVN-21航母而设计的，在新航母上，将用4具电磁飞机弹射系统代替4具传统的蒸汽弹射装置，用电磁脉冲来将飞机推至起飞速度。
据称，电磁飞机弹射系统背后的技术和概念在计划定义和降风险阶段的末期已经得到认可。
全尺寸电磁飞机弹射系统设备，包括储能装置和电力转换系统，都在雷克胡德海军空战中心建造的半长弹射装置上进行了试验。
蒸汽弹射装置只能通过简单的阀门来释放蒸汽压力，极不均匀地将飞机快速推至起飞速度，而电磁飞机弹射系统的能量可以更均匀地以各种方式在弹射过程中加以控制，减小飞机因此而产生的应力，也缓解了机组人员的紧张程度。
按照美国海军目前的计划，这种电磁飞机弹射系统正式装舰使用的日期为2014年。
[美国电气与电子工程师(IEEE)学会《SPECTRUM ONLINE网站》2004年11月12日报道]2004年秋天，美国海军开始测试两套使航空母舰弹射飞机的方式发生革命性变化的系统。
美国海军的想法是利用直线感应电动机，通过一个先进的储能系统的能量极高速运动将飞机弹射入空。
电动机的概念类似磁悬浮列车系统采用的技术。
2004年9月，两个系统的模型交付美海军航空系统司令部在新泽西州的赫斯勒特湖实验站，在那里，电磁飞机弹射系统(EMALS)正在模拟弹射床上进行试验。
完全是原型系统的功能，但只有半长弹射轨道，与103米长航空母舰上要求的系统相反，是50米长。
两个竞争的公司是圣地亚哥的通用原子公司和森尼维尔的诺斯罗普船用系统公司，各自竞争成为弹射器的独立合同公司。
获得第一的要用在未来的CVN-21航空母舰上，这是美海军下一代"全电力和全电子"化舰队的一部分。
即使先进的核动力航空母舰今天还在使用几十年前的老技术--蒸汽弹射，来加速它们的飞机--典型的有F-14"雄猫"和F/A-18"大黄蜂"，重量达33吨，在2-3秒加速到每小时240千米。
蒸汽弹射器是一个混乱的蒸汽管路、阀和液压系统的迷宫，是属于火车技术的范围。
它的爆发力来自非常大的由蒸汽驱动的活塞，其弹射机大而笨重，效率很低。
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。