4月23日是人民海军成立73周年，22日海军向全社会公开发布首部航母主题宣传片《深蓝！深蓝！》在片尾与时俱进地安排了彩蛋“三胎”，估计大家都明白，这三胎就是第三艘航母。

《环球时报》也报道称军事专家也认为，第三艘航母研发采用很多新技术，相信应该在年下半年可以下水。而一直在传闻的电弹以及全电推进与核动力究竟会不会上大家一定是最感兴趣的，不过本文打算讨论上不上的问题，而是来聊聊电弹究竟有多大难度！

蒸汽弹射和电弹：究竟有什么区别？

挡焰板徐徐升起，飞行员拨动几个开关，将节流阀推到底，发动机尾喷口骤然缩小，尾部喷出了长长的火舌，F-18机头向下一沉，航母上舰载机起飞指挥的地勤沉下身，左手向前挥出，随着一阵刺耳的摩擦声以及蒸汽释放的声音，几秒内就将20多吨的F-18加速到了起飞速度，飞出甲板，歪歪斜斜的起飞了.......

不用怀疑，能让飞机在不到米的跑道上起飞的，除了弹射器还有谁，上文的情节和动图就是好莱坞大片《深入敌后》中的经典片段，而让F-18迅速起飞的就是本文要说的蒸汽弹射器！

蒸汽弹射器：人人都羡慕却人人嫌弃的装备

为什么要用弹射器？原因很简单，早期是螺旋桨飞机，平直翼升力大，全通式甲板都是起飞跑道，但后来甲板功能区隔，起飞和降落区分开，并且都是后掠翼的喷气式飞机，速度高，翼载大，起飞速度越来越高，而且区隔后的起飞区域跑道长度不到米，如何起飞？

弹射起飞应运而生，早期是压缩空气，后来经历了火药弹射，到二战后期发展除了蒸汽弹射器，一直到现在蒸汽弹射器仍然在使用，不过它也快走到头了！

“福莱斯特号”航母，为美国最早采用斜角式甲板的航母

蒸汽弹射器是什么原理？

蒸汽弹射器的原理很简单，一个长长的气缸，一个连着起飞阻塞器的活塞，起飞时将高压蒸汽通入气缸，这些蒸汽就会推着气缸高速前进，战斗机就连着一起在数秒内就加速到起飞速度，比如CVN-68尼米兹号的航母的蒸汽弹射器规格为：

弹射器型号：C-13-1，节，36吨

也就是说能将最重为36吨重的飞机加速到最高节（.28千米/小时）的起飞速度，一般情况下重型战斗机满载起飞时基本就能达到这个程度。

看上去似乎性能相当可以，并且已经用了70多年，蒸汽弹射技术也非常常熟，为什么还要换？其是蒸弹的缺点是显而易见的：

1、蒸汽弹射结构太复杂

设计制造和安装技术非常复杂、保养维护费工夫，因为这个航母的蒸汽气缸长接近米，精度要求很高，而且还要保证密封，为了保证动力，还是双排气缸的，蒸汽压力罐、管道以及控制设备，占用了大量空间。

2、效率差、使用成本高

蒸汽弹射效率很低，只有4-6%左右！而且还消耗大量淡水，比如小鹰号C-13弹射器一次弹射就得消耗千克蒸汽和1吨缓冲用的淡水，并且其蒸汽消耗还影响航母速度，8架次起飞后蒸汽压力就会下降20%，动力损失32%，速度下降8节。

美军原本还打算回收蒸汽冷凝水，结果由于设备体积太大而作罢，蒸汽弹射到了后来就是捏着鼻子用，毕竟在电弹成熟之前，没有其他更好的装备。

3、蒸汽弹射速度相对固定，调节范围窄

蒸弹有个特点，气缸刚释放时压力高速度大，但随着行程增加，空间扩大压力逐渐下降，速度反而降低，这与战斗机弹射时的缓慢加速最后达到起飞速度的加速曲线是相违背的。

因此蒸弹在弹射的一瞬间飞行员遭遇的过载是6G，此时他啥都做不了，只能做好准备防止被扭断脖子，另外蒸弹在弹射小型飞机时比如无人机时就显得太过“暴力”。

因此早在蒸弹服役之时多国就已经展开了电弹的研究，电磁弹射原理可能比蒸弹还简单，就是一台超级长的直线电机，利用强大电流通过线圈产生的磁场推动滑块高速前进，而且还可以用传感器获取滑块位置，只在其两侧接通电源，产生磁场推进滑块，比整根蒸汽管道充满蒸汽这种行为不知道要节省多少能源。

而电磁弹射的效率是蒸弹的10倍以上，电磁轨道体积比蒸弹要小得多，维护也更简单，也不会和蒸汽轮机抢蒸汽，另外弹射速度与力度可以精确调节，而且还遵循缓慢加速到急加速有个过程，飞行员舒适度也非常高。

那么问题来了，既然如此优秀，为何还不上电弹？只有美国人一家玩上了电磁弹射？

电磁弹射：到底有多难？必须要了解一点的是电磁弹射真的很难，可以其技术难度堪比蒸弹，不过电磁弹射和蒸汽弹射没有继承性，两者都是同一个起点，所以在二十一世纪没有理由再去上蒸弹，那么电弹到底有哪些难点呢？

关于电弹这个体系，到底有哪些东西？

很多朋友了解到的一个问题是电弹就是直线电机，就是一台磁悬浮列车的航母版，不能说这个理解错了，但至少没有理解全，因为电弹的工作条件是极端恶劣的！

超级大功率：前所未见

比如福特号航母的4个弹射器充电功率差不多在16MW，但是弹射的峰值功率在MW，1MW=0KW，16MW就是KW，一般一个中小型生产企业，KW左右，大一点也很少超过0KW。而电弹的峰值功率更是高达000KW，几乎相当于一个工业区的耗电功率。

因此这种直线电机的工作条件极其恶劣，电磁环境也非常极端，但显然电机只是整个系统的控制节点之一，除了电机外还有储能系统，因为输出如此高功率的发电机的体积显然是航母装不下的，而平时功率又不需要，那么储能系统就必须要能承受如此超级功率。

储能系统：有两条路变成一条路？

飞机起飞一次的电能消耗有多大？其实小到你惊讶！比如将36吨重的飞机加速到最高节（.28千米/小时），其消耗的能量约为：

焦耳，约为：25.92千瓦·时

也就是26度电，比如福特号航母有四条弹射器，一次弹射也就度电而已，按效率大约60%左右，需要度电，按国内工业用电价也只需要元人民币不到，够便宜吧！不过大部分时候不会同时使用。

尼米兹号航空母舰(CVN68)和第11号航空母舰联队(CVW)驶入圣地亚哥但各位一定会发现一个问题，这弹射间隔是多久？这里有个答案：尼米兹级蒸汽弹射器的最小弹射间隔为1分钟，至少也不能比蒸弹差不是吗？假设1分钟内只弹射1架飞机，那么其必须要在这个间隔内“充满电”，或者保持这个峰值功率发电，那么这个充电功率有多大呢？

1分钟充满26KW·h/60%（电弹效率），那么其充电功率需要为千瓦

显然这个功率是不够的，战时极端条件下得几台并行弹射，所以这个充电功率至少也是这个数倍，能满足超级功率的储能系统只有两条路，一条是飞轮储能，另一条则是电容储能，蓄电池之流肯定是不行的，同时要满足超大功率和快速充放电，电池怎么可能呢？锂电池最多也只能达到10C-20C放电。

电容放电电流比率显然要比电池高得多，但其容量不太高，飞轮储能则是最简单最暴力的储能方式，在真空状态下高速旋转的飞轮结合大型发电机，另一个可能是会有电容储能的辅助，以满足飞行器弹射起飞的要求。

福特航母使用了四个飞轮储能加上盘式交流发电机，一次弹射消耗MJ，每个飞轮提供MJ(34kWh)的能量，转子从rpm/分减慢到rpm/分。

除了电机和储能以外，电源转换以及控制系统，因为在电磁弹射的极端条件下，这些系统的要求也是极端变态，只有一一突破才能真正玩得起电磁弹射。所以美国人的整合能力真不是盖的，不过有报道称福特号的电磁弹射不太稳定，还没有达到完全可靠的水平。

电磁弹射：一定要用核动力吗？

有人说上电弹一定要核动力，因此电磁弹射的航母必须得上核反应堆，那么这个结论究竟是否正确的呢？

上文我们算了先，在比较理想的情况下充电功率，单台至少为KW，而多台实际功率可能超过00KW，如果保保守一些，可能会超过15MW。

那么目前的燃气轮机可以满足要求吗？答案显然是肯定的，比如澎湃新闻在年11月27日报道，东方电气F级50兆瓦重型燃气轮机整机顺利实现满负荷稳定运行，这个型号满足要求还绰绰有余，当然QC也可以，输出18.5MW的中型燃气轮机两台并联运行（保证冗余）就能满足要求了。

因此从理论上来看用常规动力的完全是没有问题的，当然有核动力显然会更优秀！其实在电磁弹射的另一个领域是电磁拦阻，一架将近20多吨，以节（约千米/小时）速度着舰的战斗有着强大的动能：13.千瓦·时。

要是能将这些动能回收充电，不是还能用来弹射？假如是全电推进的话，也许还能用来推进航母！只是航母的储能设备无法储存如此高的能量，但电磁动能回收显然要比机械的回收要更优秀。

延伸阅读：歼15已经成功进行上千次电磁弹射试验据新浪军事年22月5日报道，中国海军少将，尹卓老师在接受央视采访时表示，中国海军歼-15舰载机在电磁弹射方面已经弹射了很多次了，到现在有成百上千次了。

除了歼15已经成功进行上千次电磁弹射试验这个消息，尹卓老师也透露了一个重大突破：中国航母不用核动力也能进行电磁弹射，而且使用综合电力推进系统的能量转换效率更高！

所以我们我国的第三艘航母，用酷毙的电磁弹射是非常有可能的，另外电磁弹射的另一个副产品应该是电磁炮，这个传闻也已经由来已久了，不过在年下半年航母就将下水，到底会有哪些科幻装备，各位军迷们可以期待！（完）

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