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【三航之光】西北工业大学
中国搞定航母电磁阻拦技术 军舰全电推进领先美一代
17-03-16 作者:   编辑:三航之光

  两会期间,被誉为“中国电磁弹射之父”的马伟明院士接受媒体采访时表示,中国不仅研制成功了航母电磁弹射技术,而且还搞定了更高难的电磁拦阻技术。当记者问到,美国福特级航母的经验显示,航母的电磁阻拦技术比弹射难度更高,中国是否有这方面研究。马伟明院士说电磁弹射和电磁阻拦是一个正一个反的关系,解决了弹射的“正”,那么拦阻的“反”就很容易了,中国只用了美国研制航母涡轮电磁拦阻技术1/5的时间就做完了。

  另外谈到中国的舰船综合电力技术,马院士还表示中国的全电推进系统目前处于全世界最领先的位置。中国采用中压直流全电推进技术,一步到位。美国目前是中压交流,还处于第一代水平,比中国落后一代,美国目前才开始做预研中压直流,要赶上中国是十几年以后的事情。

  这是中国权威人士首次证实,中国下一代航母拦阻装置将是类似美国福特号那种电磁涡轮拦阻系统,中国的航母电磁拦阻技术已经研制成功,预计会配备在未来的国产核航母上面。

与弹射系统一样,拦阻着舰系统也是航空母舰领域最重要、难度最高的一项技术。与弹射系统一样,拦阻着舰系统也是航空母舰领域最重要、难度最高的一项技术。

  现代喷气式舰载机的着陆速度一般都在200~300公理/小时之间,如果不经过拦阻,舰载机需要滑行一千米以上才能停稳,而航母飞行甲板长度只有200多米,因此现代航空母舰必须配备拦阻装置。舰载机在母舰降落的时候,为了在没挂住拦索的情况下也能安全复飞,油门都处于最大位置,这意味着拦索要承受比飞机冲击更大的力量,这正是缆阻索和拦阻机技术含量高的原因。

  拦阻着舰系统的原理是在最短时间和距离内吸收掉舰载机的着舰动能,使其迅速减速并在航母斜角甲板的着舰区内安全的停下来。拦阻着舰系统分由拦阻索和拦阻网两套系统组成,其中拦阻网是应急系统,只用于舰载机受伤,燃料不足无法复飞,尾钩故障断裂或无法释放等情况。拦阻索系统用于日常航母降落,由拦阻机、滑轮索和缓冲复位、油液冷却,拦阻索和支撑系统等组成,甲板上只有拦阻索和支撑以及滑轮索系统,其他拦阻机等大型设备都布置在甲板下面。

图片:布置在甲板下面的航母拦阻机系统。图片:布置在甲板下面的航母拦阻机系统。

  由于现在喷气式舰载机的降落重量、冲击力和动能非常大,所以对拦阻系统的技术要求非常高,很多拥有拦阻装置技术的国家都把这当成核心机密,概不外传。辽宁舰的着舰拦阻索装置由4根横在斜角甲板上的拦阻索组成,每条拦阻索间距12米,与甲板下面的4台液拦阻动机相连,能够让速度220公里/小时,重达20多吨的歼15舰载机在2秒内停稳。

图片:航母拦阻索结构示意图图片:航母拦阻索结构示意图

  由于使用频繁,拦阻索需要良好的保养,还需要定期的更换。拦阻着舰系统中出故障最多也是钢索,断绳故障占到航母拦阻系统总故障的80%以上。2003年9月11号,美国海军华盛顿号(CVN73)拦阻索在飞机着陆时断裂。导致着陆的F18战斗机坠毁,2名飞行员跳伞逃生,另外断裂以后横扫甲板的索绳导致7人受伤,其中3人伤势严重。俄罗斯库兹涅佐夫号航母在赴叙利亚作战的一个月内,就连续两次拉断拦阻索。

  航母拦阻系统的拦阻索要非常结实而且有韧性,另外要非常细,如果造的特别粗,舰载机的尾钩就勾不住,所以研制难度非常大。航母拦阻索的钢缆具体很高的工艺性,强度和韧性,粗细要恰到好处。钢缆的索芯过去浸油剑麻编织,现在以尼龙编织为主。中国的下一代拦阻索将会是碳纤维材料。

图片:拦阻索支撑系统图片:拦阻索支撑系统

  随着舰载机和无人机日新月异的发展,航母阻拦系统也正逐步提高相应的灵活性和适应性。美国在福特级航母上使用了AAG电磁阻拦系统,该系统中的滑轮阻尼器多了两个测量拉力的传感器,可以直接把不同的拉力信号传送给中央集中控制器,提醒其启动相应的控制程序,从而有效防止过载。

  电磁阻拦系统控制起来更灵活,特别是不同重量的飞机轮流降落时,只需按下按钮,一切由自动调节装置搞定。这就好比称重时,磅秤需要人工不断更换砝码,而电子秤只需调整好测算状态,即可连续工作。总体来说,与液压阻拦系统相比,电磁阻拦系统简单轻巧,调节方便,操作容易,不仅缩短了反应时间,还优化了阻拦效果。

  美国的电磁阻拦装置有一个锥形大卷筒,舰载机着舰挂上阻拦索后,阻拦索由上面抽出,同时带动卷筒转动,带动发电机及水涡轮工作,锥形结构让阻拦索随着飞机着舰后制动既时速度降低的同时加速转动,使制动电机效率下降,使之吸引能量的曲线更为平缓。

  中国电磁阻拦装置有了创新,用一个新型结构代替锥形大卷筒,横向尺寸可以缩小三分之一,采用新型结构后,重量会减少百分之七十以上,因此也能进一步改装阻拦装置的阻尼特性。

  2016年12月28日央视新闻联播的报道,我国正在研制新一代航母阻拦装置,可拦阻瞬时载荷超过150吨的舰载机。歼15舰载机的着舰速度大约220公里/小时,约合60米每秒,需要在2秒内减速到0,加速度平均为3个G,峰值加速度还要加上发动机满车推力总共大约4个多G,歼15着舰重量一般在20吨左右,这样算下来正好100吨上下的拉力,新一代拦阻装置可以拦阻比歼15重得多的舰载机。

  央视同时还报道了辽宁瓦轴集团利用3年时间完成航母阻拦装置高速大载荷轴承研制,保障歼15在辽宁舰上的成功着舰。目前该集团现正研制新一代航母阻拦装置轴承,已经通过了台架试验,该装置或将为着舰重量更大的舰载机服务。未来适用于更大舰载机(四代舰载机,舰载固定翼预警机)的阻拦装置也启动了研究。

  二十年前,全部外国人,和大部分中国人,都认为中国没有能力研制航母弹射器,也严重怀疑中国自行研制航母拦阻系统的能力。他们怀疑的理由,一是苏联都没研制出来,二是这玩意技术和工艺极端复杂高难,三是财政投入极大得不偿失。但近些年我国预警机、大型运输机、神盾驱逐舰等新型武器的面世,都证明了,对于中国这样门类齐全、基础雄厚的国家,具有强大的工业能力,财政能力和组织动员能力,没有什么技术是无法跨越的,任何武器装备我们都能搞出来。别说是研制自行研制航母弹射器,就是拦阻系统方面,中国也是连续跨越常规拦阻和电磁拦阻两道门槛,从而与美国海军站在同一方队里。


来源:新浪军事
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