彈射器

。同步感應(yīng)線圈彈射器是線圈式發(fā)射技術(shù)的一種，其主要特點(diǎn)是利用多個(gè)脈沖電源對(duì)各級(jí)線圈同步放電和彈丸線圈內(nèi)的磁通變化感應(yīng)加速[1-2],因彈射過程中電樞與驅(qū)動(dòng)線圈之間無機(jī)械接觸，在火炮、導(dǎo)彈、魚雷、航天發(fā)射等技術(shù)領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用前景[3-5]。線圈式電磁彈射器研究以工程試驗(yàn)樣機(jī)及有限元仿真為主，2011年石家莊機(jī)械工程學(xué)院研制了單級(jí)感應(yīng)線圈彈射裝置，利用100 KJ電容器將1.125 kg的負(fù)載加速到132.8 m/s[6]。2012年張濤等設(shè)計(jì)15級(jí)驅(qū)動(dòng)

完整作戰(zhàn)能力。彈射器作用巨大，但制造極為復(fù)雜，戰(zhàn)后70多年間只有美國一家造出了實(shí)用的蒸汽彈射器，也讓它憑此擁有唯一的全功能航母艦隊(duì)。進(jìn)入新世紀(jì)后電磁彈射時(shí)代的到來，給航母發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)影響。電磁彈射原理簡單，運(yùn)用電磁作用產(chǎn)生電磁推力使物體加速。難點(diǎn)在于，它需要瞬間產(chǎn)生極高的電磁推力，并且需要短時(shí)間內(nèi)反復(fù)產(chǎn)生這樣的推力，這就給工程制造帶來了極大困難。電磁推進(jìn)設(shè)想提出在19世紀(jì)初期，直到1978年，才有人在5米長的導(dǎo)軌炮上，把一顆3克重的塑料彈丸，加速到每秒5

艘及第一艘采用彈射器的大型航母。該艦于下水時(shí)即被命名為“福建艦”，給予18的舷號(hào)，是中國首艘下水就開啟軍旅生涯的航母。福建艦長317米，寬78米，滿載排水量8萬多噸，是中國最大的航母;它采用大型平直通長甲板，裝配電磁彈射器和阻攔裝置。福建艦滿載排水量比遼寧艦大2萬多噸，但“身寬”和“體長”變化不大。遼寧艦具有艦載機(jī)與其他武器搭配均衡的特點(diǎn)，排水量剛剛達(dá)到6萬噸，能搭載36架艦載機(jī)。山東艦是遼寧艦的改進(jìn)自制型號(hào)，排水量相似;但它縮小了艦島面積，增大了機(jī)庫面積

完整作戰(zhàn)能力。彈射器作用巨大，但制造極為復(fù)雜，戰(zhàn)后70多年間只有美國一家造出了實(shí)用的蒸汽彈射器，也讓它憑此擁有唯一的全功能航母艦隊(duì)。進(jìn)入新世紀(jì)后電磁彈射時(shí)代的到來，給航母發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)影響。電磁彈射原理簡單，運(yùn)用電磁作用產(chǎn)生電磁推力使物體加速。難點(diǎn)在于，它需要瞬間產(chǎn)生極高的電磁推力，并且需要短時(shí)間內(nèi)反復(fù)產(chǎn)生這樣的推力，這就給工程制造帶來了極大困難。電磁推進(jìn)設(shè)想提出在19世紀(jì)初期，直到1978年，才有人在5米長的導(dǎo)軌炮上，把一顆3克重的塑料彈丸，加速到每秒5

母艦載機(jī)的電磁彈射器已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，但針對(duì)導(dǎo)彈的電磁彈射系統(tǒng)研究較少。美國的桑迪亞實(shí)驗(yàn)室和洛馬公司合作研發(fā)的電磁導(dǎo)彈彈射系統(tǒng)(EMLS,Electromagnetic Missile Launch System)能將650 kg 的導(dǎo)彈加速到 12 m/s[2]。美國海軍與卡曼航空航天公司聯(lián)合研制成功航母艦載機(jī)電磁彈射器，已于2014年應(yīng)用于“福特級(jí)”航母CVN78上[3]。文獻(xiàn)[4]提出用螺旋線圈和圓盤線圈同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)電樞，設(shè)計(jì)了艦載導(dǎo)彈垂直發(fā)射器，該方

而是一部安裝了彈射器的跑道。自從人類發(fā)明航空母艦，這種“大海上的移動(dòng)機(jī)場”就成了戰(zhàn)略級(jí)的強(qiáng)力武器。隨著軍事科技的進(jìn)步，噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)加載的各式先進(jìn)裝備越來越多，重量也就節(jié)節(jié)攀升。要讓這么個(gè)大塊頭飛上天，除了優(yōu)化氣動(dòng)力布局外，一個(gè)最根本的手段就是增加速度。更快的飛行速度，意味著飛機(jī)需要在地面行駛更多的時(shí)間、更長的距離。在陸地上還好說，無非把機(jī)場跑道延長，500米不夠就1000米。然而在海上，航母的甲板不能無限延長，甲板太長，既增加艦體負(fù)擔(dān)，又容易損壞，目標(biāo)還大

在役航母。電磁彈射器是“福特”號(hào)航母最重大的創(chuàng)新技術(shù)之一，但在近期開展的海上測試中卻出現(xiàn)了意外故障，導(dǎo)致其在5天內(nèi)無法進(jìn)行艦載機(jī)彈射作業(yè)，為該艦實(shí)戰(zhàn)部署進(jìn)程蒙上了陰影。完成大規(guī)模飛機(jī)上艦試驗(yàn)從2017年7月服役后的首次海上阻攔著艦和彈射起飛，到去年1月的飛機(jī)兼容性測試，這期間“福特”號(hào)航母只與飛行測試中隊(duì)合作過。3月20日，美國海軍第八艦載機(jī)聯(lián)隊(duì)（CVW-8）協(xié)助“福特”號(hào)完成了飛行甲板資質(zhì)認(rèn)證和航母空中交通管制中心資質(zhì)認(rèn)證，使其具備了搭載T-45“蒼鷹”

自行研制的電磁彈射器，小明猜想它的工作原理如右圖所示，電磁彈射器的彈射車與飛機(jī)前輪連接，并處于強(qiáng)磁場中，當(dāng)彈射車內(nèi)的導(dǎo)體有強(qiáng)電流通過時(shí)，即可受到強(qiáng)大的推力。小明的猜想與下列實(shí)驗(yàn)原理相同的是（ ）。解析：由題意可知，電磁彈射器的彈射車與飛機(jī)前輪連接，并處于強(qiáng)磁場中，當(dāng)彈射車內(nèi)的導(dǎo)體有強(qiáng)電流通過時(shí)，即可受到強(qiáng)大的推力，由此可知其原理是通電導(dǎo)體在磁場中受力而運(yùn)動(dòng)。A圖中的實(shí)驗(yàn)說明條形磁鐵對(duì)小磁針有力的作用，是磁體的基本性質(zhì)，不符合題意;B圖是研究電磁鐵磁性強(qiáng)弱

獲得了快速進(jìn)入彈射器滑軌的調(diào)運(yùn)路徑。張智等[6]針對(duì)有桿牽引系統(tǒng)甲板調(diào)運(yùn)，提出基于艦載機(jī)本體及障礙物目標(biāo)的凸殼結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)出多目標(biāo)間碰撞檢測及距離計(jì)算方法，以人工勢(shì)場法建立了避碰路徑規(guī)劃模型。劉潔等[7]針對(duì)艦載機(jī)滑行、無桿牽引、有桿牽引這3種不同的運(yùn)動(dòng)模型，建立了艦載機(jī)調(diào)運(yùn)軌跡跟蹤理論，確保了無人機(jī)自動(dòng)滑行的運(yùn)動(dòng)控制精度。對(duì)于多艦載機(jī)協(xié)同調(diào)運(yùn)過程，每架飛機(jī)的調(diào)運(yùn)時(shí)序是關(guān)鍵。高杰等[8]提出了一種基于混合整數(shù)規(guī)劃的艦載機(jī)甲板調(diào)運(yùn)協(xié)調(diào)算法，解決了多艦載機(jī)調(diào)運(yùn)過

的不死鳥氣液壓彈射器能夠在9 m內(nèi)將180 kg負(fù)載加速至35 m/s[4]. 芬蘭Robonic公司研制的氣液壓彈射系統(tǒng)彈射質(zhì)量250 kg，彈射速度達(dá)55 m/s[5]. 荷蘭羅格公司開發(fā)的Archer氣液壓彈射器能夠在1 s內(nèi)將320 kg負(fù)載加速至30 m/s[6]. 國內(nèi)李悅等[7-8]和Huang等[9]數(shù)值解析了無人機(jī)氣液壓彈射動(dòng)力學(xué)特性，優(yōu)化了彈射系統(tǒng)參數(shù)并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。劉曉龍等[10]和Liu等[11]基于功率鍵合圖建立了無人機(jī)氣動(dòng)彈射

此很難充分利用彈射器的加速距離，這將直接增加彈射器輸出功率的負(fù)擔(dān)。文獻(xiàn)[7]通過建立彈射過程的數(shù)學(xué)模型，得到了彈射過程中關(guān)鍵工作參數(shù)對(duì)彈射性能的影響，但是系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)彈射過程中無人機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，無人機(jī)起飛過程中速度波動(dòng)較大，易導(dǎo)致無人機(jī)與機(jī)載設(shè)備的損壞。無人機(jī)電磁彈射器作為一種新的發(fā)展方向，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)發(fā)射方式的不足，其最大的特點(diǎn)就是具有全程可控，波動(dòng)小[8-10]。為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭快速、機(jī)動(dòng)、靈活的要求，考慮到陸基無人機(jī)彈射器一般采用車載或車拖的方式

介紹了弩式救援彈射器的主要功能以及設(shè)計(jì)原理，主要意義是救援在洪水、海嘯等自然災(zāi)害中受困的人員，用弩式救援彈射器實(shí)現(xiàn)救援裝備大質(zhì)量、遠(yuǎn)距離、無限制彈射，以挽救更多生命。本文闡述了選題的背景及意義，充分詳細(xì)的說明了制作此設(shè)備的原因和過程。同時(shí)分析了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并與此設(shè)備做了比較說明。本論文還詳細(xì)的寫了項(xiàng)目的研究內(nèi)容，主要說明了設(shè)備的原材料以及優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)和針對(duì)項(xiàng)目的創(chuàng)新特色做了總結(jié)。關(guān)鍵詞：救援；弩式；彈射器；創(chuàng)新；輕便一、選題的背景及意義在人類歷史上洪水

幾年，國產(chǎn)電磁彈射器卻幾乎與蒸汽彈射器同時(shí)達(dá)到了工程應(yīng)用水平。所以對(duì)我國航母工程來說，并不存在蒸汽彈射器比電磁彈射器更可靠的情況，不管是可靠還是不可靠，兩種彈射器的起點(diǎn)都是一樣的。中船集團(tuán)老總給出信息，無不指向技術(shù)段位更高的電磁彈射。因?yàn)榘凑?48航母工程規(guī)劃，只有一步到位的電磁彈射，才能算“跨越”。最后看艦載機(jī)。從中船重工官微照片來看，甲板上的殲-15艦載機(jī)是看得最清楚的。其次是被稱為空警-600的固定翼艦載預(yù)警機(jī)，位于中部遠(yuǎn)起飛點(diǎn)彈射器位置。至于艦艏兩

制作一個(gè)乒乓球彈射器，不論是電動(dòng)的還是手動(dòng)的彈射器，只要能夠打到目標(biāo)區(qū)域的靶，就能得分。我們費(fèi)時(shí)三個(gè)月，制作出一個(gè)可拆卸的電動(dòng)彈射器。這個(gè)“迫擊炮”（電動(dòng)彈射器）的原理是這樣的：首先打開開關(guān)，然后調(diào)節(jié)與“炮彈”（乒乓球）相等的口徑，接著輸入彈射的力度、角度，再裝入“炮彈”，按下發(fā)射按鈕，電機(jī)就會(huì)帶動(dòng)曲柄調(diào)整好橡皮繩，再一松，“炮彈”就被橡皮繩彈出去了。比賽那天，我們?cè)缭绲貋淼奖荣悎龅兀瑴y量了距離，用手機(jī)計(jì)算了彈射的最佳力度和角度，并實(shí)驗(yàn)了幾次，就等著比賽開

技術(shù)。開發(fā)電磁彈射器需要非常深厚的技術(shù)儲(chǔ)備，而真正能在該技術(shù)上有所突破的，也恰好是在艦載電磁炮領(lǐng)域領(lǐng)先的美國。為什么要搞電磁彈射器作為使用航空母艦經(jīng)驗(yàn)最豐富的國家，美國很早就意識(shí)到了彈射器對(duì)于艦載機(jī)戰(zhàn)斗力巨大的增幅作用。有了強(qiáng)力的彈射器，艦載機(jī)就可以以更短的起飛距離、更大的載荷起飛并進(jìn)行作戰(zhàn)。美國長期在常規(guī)動(dòng)力和核動(dòng)力航母上普遍采用蒸汽彈射器，因此對(duì)蒸汽彈射器不足也有最深刻的認(rèn)識(shí)。蒸汽彈射器可以把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能使用。蒸汽集中在壓縮氣缸內(nèi)，彈射滑塊

制作一個(gè)乒乓球彈射器，不論是電動(dòng)的還是手動(dòng)的彈射器，只要能夠打到目標(biāo)區(qū)域的靶，就能得分。我們費(fèi)時(shí)三個(gè)月，制作出一個(gè)可拆卸的電動(dòng)彈射器。這個(gè)“迫擊炮”（電動(dòng)彈射器）的原理是這樣的：首先打開開關(guān)，然后調(diào)節(jié)與“炮彈”（乒乓球）相等的口徑，接著輸入彈射的力度、角度，再裝入“炮彈”，按下發(fā)射按鈕，電機(jī)就會(huì)帶動(dòng)曲柄調(diào)整好橡皮繩，再一松，“炮彈”就被橡皮繩彈出去了。比賽那天，我們?cè)缭绲貋淼奖荣悎龅兀瑴y量了距離，用手機(jī)計(jì)算了彈射的最佳力度和角度，并實(shí)驗(yàn)了幾次，就等著比賽開

力學(xué)模型、航母彈射器模型的基礎(chǔ)上，提出了艦載機(jī)彈射起飛縱向過載動(dòng)力學(xué)模型。以某型飛機(jī)和彈射器為例，搭建仿真框圖進(jìn)行仿真計(jì)算并給出了飛機(jī)縱向過載與沖程的曲線，通過對(duì)仿真結(jié)果的分析以及與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，能夠?yàn)檎羝麖椛湎到y(tǒng)設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。彈射起飛；動(dòng)力學(xué)模型；仿真；縱向過載目前航空母艦已經(jīng)成為對(duì)海作戰(zhàn)必不可少的武器平臺(tái)，它擔(dān)負(fù)著巨大的作戰(zhàn)使命。作為航母的核心裝備——艦載機(jī)則是發(fā)揮航母效能的重要利器，因此航母艦載機(jī)性能的優(yōu)劣直接決定著航母的作戰(zhàn)效果。艦載機(jī)彈

斜角甲板、蒸汽彈射器、光學(xué)助降系統(tǒng)，奠定了現(xiàn)代航母的雛形，對(duì)現(xiàn)代航母的發(fā)展居功至偉。2 1世紀(jì)，英國發(fā)展了航母CVF，該航母排水量6萬噸，是近半世紀(jì)以來英國建造的最大的海軍艦艇，該航母又創(chuàng)新性地采用了綜合電力系統(tǒng)，再次引領(lǐng)了航母發(fā)展的潮流。競技神號(hào)航母的出現(xiàn)標(biāo)志著航母時(shí)代的到來動(dòng)力技術(shù)英國無敵級(jí)航母采用全燃聯(lián)合動(dòng)力裝置，新的伊莉莎白女王級(jí)航母原動(dòng)機(jī)則包括燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)，采用綜合電力系統(tǒng)，是首艘采用綜合電力系統(tǒng)的航母，相對(duì)于其它動(dòng)力裝置，綜合電力系統(tǒng)具有無

斜角甲板、蒸汽彈射器、光學(xué)助降系統(tǒng)，奠定了現(xiàn)代航母的雛形，對(duì)現(xiàn)代航母的發(fā)展居功至偉。21世紀(jì)，英國發(fā)展了航母CVF，該航母排水量6萬噸，是近半世紀(jì)以來英國建造的最大的海軍艦艇，該航母又創(chuàng)新性地采用了綜合電力系統(tǒng)，再次引領(lǐng)了航母發(fā)展的潮流。動(dòng)力技術(shù)英國無敵級(jí)航母采用全燃聯(lián)合動(dòng)力裝置，新的伊莉莎白女王級(jí)航母原動(dòng)機(jī)則包括燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)，采用綜合電力系統(tǒng)，是首艘采用綜合電力系統(tǒng)的航母，相對(duì)于其它動(dòng)力裝置，綜合電力系統(tǒng)具有無機(jī)械齒輪傳動(dòng)、裝置布置靈活、燃油經(jīng)濟(jì)性好

，對(duì)海軍的電磁彈射器提出了強(qiáng)烈批評(píng)。他表示，“福特”號(hào)（題圖）上的電磁彈射系統(tǒng)問題重重，可能只有愛因斯坦這樣的天才才能解決，所以應(yīng)該將其拆除，并換成“完完全全”的蒸汽彈射器。一個(gè)是成名已久的中堅(jiān)，另一個(gè)是初嘗海味的新人，美國海軍引以為傲的創(chuàng)新并未換來新總統(tǒng)的點(diǎn)贊。不過，在堅(jiān)持己見和落實(shí)指示之間，美國海軍依舊硬氣?；蛟S，持續(xù)數(shù)十年的“蒸電之爭”將由“福特”號(hào)劃上句號(hào)。電磁彈射較蒸汽彈射的五個(gè)“更”蒸汽彈射是通過高壓氣缸和控制系統(tǒng)將高溫蒸汽能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能推動(dòng)飛

9）無人機(jī)電磁彈射器效能分析*暴 宇1，吳 峻1，趙宏濤2 （1.國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，長沙 410073；2.空軍預(yù)警學(xué)院，武漢 430019）無人機(jī)電磁彈射器是一個(gè)由多子系統(tǒng)構(gòu)成的裝備，且各部分之間聯(lián)系緊密，并不同程度的影響著整體效能。為了確定各組成部分與電磁彈射器效能的影響關(guān)系，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，將系統(tǒng)的整體效能分解為幾種典型的效能指標(biāo)，并采用關(guān)聯(lián)矩陣法（RMA）對(duì)由彈射器子系統(tǒng)和效能指標(biāo)構(gòu)成的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行分析。明確了電磁彈射器各部分對(duì)系

】為了降低飛機(jī)彈射器的制造安裝和使用維護(hù)成本，發(fā)明了一種真空式飛機(jī)彈射器。該種真空式飛機(jī)彈射器采用民用技術(shù)，不但性能安全可靠，而且制造安裝和使用維護(hù)費(fèi)用費(fèi)用低廉。從而解決了目前使用的蒸汽彈射器或正在準(zhǔn)備使用的電磁彈射器技術(shù)要求高、制造安裝和使用維護(hù)成本高昂的問題。真空式飛機(jī)彈射器的技術(shù)特征是：將卷揚(yáng)機(jī)所做功的能量儲(chǔ)存于無窮無盡的大氣之中，節(jié)省了蒸汽彈射器或電磁彈射器的關(guān)鍵設(shè)備——蓄能器，并且可以在短暫的時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)存在大氣中的能量快速均勻地釋放出來，從而達(dá)到

分析指出，電磁彈射器若取得突破將不亞于一款新型艦載機(jī)首飛。那么，何為電磁彈射器，其又有哪些“過人”之處，能否在短時(shí)間內(nèi)“走”上航母呢？通俗地講，電磁彈射器可被視為一個(gè)超大型電磁軌道炮。其與蒸汽彈射器相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。一是體積小。電磁彈射器不需要類似蒸汽彈射器那樣的大型蒸汽鍋爐和復(fù)雜的承受高壓的管道、閥門等設(shè)備，其體積僅為蒸汽彈射器的一半，故而可使航母的空間利用率大大提高。二是彈射載荷范圍寬。電磁彈射器功率更大，可彈射重達(dá)50噸的載荷，且彈射重量可在零與最大

載機(jī)，這種電磁彈射器體積小、重量輕，可節(jié)省航空母艦的空間，而且可控性和可靠性較高，能彈射重達(dá)幾噸、初速度要求很高的飛機(jī)。另外，磁懸浮列車也是用相關(guān)的電磁彈射技術(shù)來推進(jìn)，它在列車上安裝電樞繞組，軌道上安裝感應(yīng)軌，其基本構(gòu)成和工作原理與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似。彈射是指被發(fā)射的物體不啟用自身的動(dòng)力裝置而靠發(fā)射器賦予的啟動(dòng)力而實(shí)施起飛的一種發(fā)射方式，電磁彈射以電磁力作為啟動(dòng)力，它是人類在掌握了機(jī)械能彈射和化學(xué)能彈射技術(shù)后的又一次里程碑式的跨越。從理論上說，電磁彈射不會(huì)再

個(gè)航空母艦電磁彈射器試驗(yàn)機(jī)上完成了彈射起飛。比較樂觀的觀點(diǎn)認(rèn)為，這意味著中國未來大甲板航母關(guān)鍵技術(shù)取得重大進(jìn)步，其意義不亞于一種新型艦載機(jī)首飛。傳中國電磁彈射器“首彈”成功據(jù)悉，這次彈射是在中國海軍某艦載機(jī)基地的電磁彈射器試驗(yàn)場完成的。不久前，加強(qiáng)了前起落架的彈射型殲-15戰(zhàn)斗機(jī)才首次曝光，這次進(jìn)展可謂“令人驚喜”。不少網(wǎng)友將這次成功稱為“偉大勝利”。有分析指出，電磁彈射器的“重大突破”使得殲-15戰(zhàn)斗機(jī)將可以重載起飛，載彈量和作戰(zhàn)半徑都可大幅提升，不亞于

個(gè)航空母艦電磁彈射器試驗(yàn)機(jī)上完成了彈射起飛。這一消息尚未得到官方回應(yīng)，比較樂觀的觀點(diǎn)認(rèn)為，這意味著中國未來大甲板航母關(guān)鍵技術(shù)取得重大進(jìn)步，其意義不亞于一種新型艦載機(jī)首飛。不過也有專家指出，即便確實(shí)實(shí)現(xiàn)了首次電磁彈射起飛，那也要看該彈射器是原理樣機(jī)還是工程化樣機(jī)。電磁彈射器的“首彈”是一個(gè)好的開頭，但實(shí)現(xiàn)工程化并最終裝上航母可能仍需要長時(shí)間的等待。傳中國電磁彈射器“首彈”成功來自網(wǎng)絡(luò)的消息稱，這次彈射是在中國海軍某艦載機(jī)基地的電磁彈射器試驗(yàn)場完成的。不久前加

于閉排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的彈射器數(shù)量配置方法陳紅召，楊大鵬中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北武漢430064彈射器配置數(shù)量對(duì)艦載機(jī)出動(dòng)回收能力有很大影響，因此，在航母設(shè)計(jì)初期多方案論證階段，彈射器的數(shù)量配置是必須考慮的關(guān)鍵問題之一。針對(duì)艦載機(jī)起飛過程的排隊(duì)特點(diǎn)以及整個(gè)出動(dòng)回收過程的閉環(huán)特點(diǎn)，基于排隊(duì)理論建立艦載機(jī)出動(dòng)回收過程的閉排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，分析彈射器數(shù)量對(duì)出動(dòng)回收能力的影響，分析結(jié)果可用于支撐彈射器的數(shù)量配置設(shè)計(jì)方案。為驗(yàn)證模型的有效性，采用“高強(qiáng)度”演習(xí)中F/A-18艦載

戰(zhàn)斗機(jī)通過蒸汽彈射器從航母起飛。由于這種彈射器可以幫助大型戰(zhàn)機(jī)彈射起飛/攔阻降落（CATOBAR），很快就成為美國海軍以及美國盟友航母的標(biāo)配。報(bào)道說，雖然CATOBAR很強(qiáng)大，但造價(jià)不菲。英國、俄羅斯、西班牙、印度都采用類似但相對(duì)便宜的起降系統(tǒng)：短距起飛/攔阻降落（STOBAR）。中國航母遼寧艦使用的是滑躍起飛。有傳言說，中國正在研發(fā)自己的CATOBAR系統(tǒng)。上述傳言得到確認(rèn)的消息源有很多，包括9月中旬的殲-15艦載機(jī)照片。這款戰(zhàn)機(jī)的前輪有類似彈射器起飛系

，而飛機(jī)上固定彈射器的部位就是前起落架，所以艦載飛機(jī)的前起落架都比陸地飛機(jī)的要粗壯得多，再加上雙輪（如圖2）的組合使得艦載飛機(jī)的著艦更穩(wěn)定.艦載飛機(jī)的質(zhì)量是制約著航母發(fā)揮作戰(zhàn)威力的重要因素，航母的飛行跑道很短.要在很短的距離實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的速度從零到飛行速度的加速，是件困難的事情.要實(shí)現(xiàn)更大質(zhì)量的飛機(jī)起飛，就需要建造彈射器，目前世界上只有美國的彈射器技術(shù)比較成熟，采用的是蒸汽彈射器.彈射器就像是一張弓，飛機(jī)就像是一支箭，彈射器可以把飛機(jī)像射箭一樣彈射出去（如圖3

普遍采用了蒸汽彈射器來放飛起飛重量日益增大的艦載機(jī)。蒸汽彈射器實(shí)際上就是一種活塞沖程很長的往復(fù)式蒸汽機(jī)，利用艦上蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽作為動(dòng)力，將其壓縮到特定壓強(qiáng)后存儲(chǔ)到儲(chǔ)汽筒中。彈射飛機(jī)時(shí)，儲(chǔ)汽筒擠壓蒸汽，使其通過彈射閥進(jìn)入彈射發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)，活塞再帶動(dòng)往復(fù)車，將飛機(jī)彈射出去。美國影星湯姆·克魯斯的成名作《壯志凌云》，就生動(dòng)地表現(xiàn)了使用蒸汽彈射器的美國航母艦載機(jī)的訓(xùn)練和作戰(zhàn)過程。反映得是如此細(xì)致，以至于很大一部分影迷認(rèn)為片中的主角應(yīng)該

特”號(hào)上的電磁彈射器將一部重36噸的試驗(yàn)滑車以250千米/小時(shí)的速度彈射了出去。作為美國前總統(tǒng)福特的小女兒，蘇姍從切割第一塊鋼板開始，就一直見證著“福特”號(hào)建造過程中的各個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。而對(duì)電磁彈射器進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)，則被認(rèn)為是“福特”號(hào)服役之前，最后一組重要測試項(xiàng)目之一。航母的重要作用毋庸置疑，盡管現(xiàn)在也出現(xiàn)了許多反航母的技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)，但這些技戰(zhàn)術(shù)大都是理論上的創(chuàng)新，缺乏實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，而航母則是在兩次世界大戰(zhàn)以及戰(zhàn)后歷次局部戰(zhàn)爭中不斷捶打出來的。不過，航母也需要不斷

航母裝備有蒸汽彈射器，此兩艦蒸汽彈射設(shè)備亦是美國制造。通常，航母彈射起飛的效率高，且基本不必顧忌起飛時(shí)是否逆風(fēng)。彈射器甚至可稱為航母戰(zhàn)力的倍增器。知名軍事評(píng)論員、前總參上校岳剛向《新民周刊》表示：“彈射器是航母一個(gè)重要部件，它可以提高艦載機(jī)作戰(zhàn)效能，保證其滿油滿彈下起飛作戰(zhàn)，比滑躍起飛作戰(zhàn)能力高一至二倍?！泵绹壳蔼?dú)有技術(shù)2014年6月17日，美國“喬治·布什”號(hào)航母在阿拉伯灣進(jìn)行戰(zhàn)機(jī)起降演練。電磁彈射器，已于2013年10月11日裝配至在建的“福特”號(hào)航

希弦蒸汽彈射器的重要部件作為彈射器系統(tǒng)的主體，2個(gè)近100米長的c型開縫汽缸平行排列著，彈射器的活塞正是通過汽缸上方的開縫推動(dòng)甲板上的彈射滑塊（亦稱“彈射梭”、“往復(fù)車”，Catapult Shuttle），進(jìn)而帶動(dòng)艦載機(jī)加速起飛。所以對(duì)于彈射器系統(tǒng)的這組汽缸而言，尤為關(guān)鍵的技術(shù)就是如何解決汽缸開縫帶來的缸體強(qiáng)度、剛度的不足與高溫高壓蒸汽的密封問題。為克服汽缸上面開口后嚴(yán)重削弱缸體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度的問題，汽缸的內(nèi)孔與外圓設(shè)計(jì)成偏心布局，形成開口一側(cè)較厚的結(jié)

電磁彈射。1 彈射器的發(fā)展二次大戰(zhàn)爆發(fā)后，由于護(hù)航的需要，開發(fā)了護(hù)航航母，由于這類航母甲板距離短，飛機(jī)必需依靠彈射才能起飛，彈射器成為必不可少的設(shè)備。最初裝備在護(hù)航航母上的是飛輪彈射器。蒸汽彈射器的開發(fā)經(jīng)過二次大戰(zhàn)的實(shí)戰(zhàn)考驗(yàn)，航母的運(yùn)作技術(shù)發(fā)展的更加成熟。二戰(zhàn)到了末期，噴氣機(jī)開始出現(xiàn)，噴氣機(jī)起飛距離的增大和飛機(jī)重量的增加，導(dǎo)致對(duì)彈射器的功率要求更大，可是，液壓彈射器已經(jīng)達(dá)到技術(shù)極限，當(dāng)時(shí)已經(jīng)證明這種技術(shù)的最大輸出功率只能達(dá)到20兆焦耳。推進(jìn)活塞速度達(dá)到90

期的文章中，對(duì)彈射器的大體技術(shù)、發(fā)展歷程已做了相關(guān)介紹。那么，在此基礎(chǔ)上這期的內(nèi)容就是對(duì)蒸汽彈射器（也是下一步我國海軍將要發(fā)展的）的技術(shù)細(xì)節(jié)做集中介紹。蒸汽彈射器主要由蒸汽系統(tǒng)、彈射（發(fā)動(dòng)）機(jī)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、復(fù)位發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、首輪拖曳系統(tǒng)以及彈射控制系統(tǒng)等幾部分組成。蒸汽系統(tǒng)是蒸汽彈射器的動(dòng)力源，用來向彈射機(jī)系統(tǒng)（Launching Engine System）提供蒸汽，它一般由2個(gè)濕式蓄壓罐（或4個(gè)干式蓄壓罐）、彈射器溝槽預(yù)熱系統(tǒng)、蒸汽

希弦目前蒸汽彈射器的結(jié)構(gòu)與性能都已成熟，單從機(jī)械角度看已達(dá)到性能的頂峰。彈射器，與斜角甲板、光學(xué)助降系統(tǒng)已定性為目前航母的“頂配”。特別是彈射器技術(shù)，目前已是美國一枝獨(dú)秀，是其航母戰(zhàn)斗力的核心標(biāo)志之一。美國海軍航母彈射器的技術(shù)發(fā)展歷程，與此前《微觀航母》系列文曾介紹的斜角甲板、光學(xué)助降系統(tǒng)多有類似，也是“航母技術(shù)大國”的英國與“航母技術(shù)強(qiáng)國”的美國在互通著有無。彈射器的發(fā)展歷程除了前衛(wèi)的電磁彈射器和最熟知的蒸汽彈射器外，向前回溯曾有過作為“主流”或“試錯(cuò)”

考慮。本文所述彈射器用于某超聲速飛行器，安裝在飛行器頭部二級(jí)錐，用于固定并彈射紅外相機(jī)鏡頭保護(hù)罩。保護(hù)罩用彈射器安裝示意如圖1所示，保護(hù)罩固定在彈射器頭部，主裝藥藥盒和點(diǎn)火器位于彈射器尾部。在飛行過程中，飛行器頭部錐體溫度將達(dá)到 500℃以上。但目前星船、飛行器上配套的火工裝置使用溫度大多在60～90℃范圍內(nèi)，主裝藥的耐受溫度僅在100℃左右。因此現(xiàn)有彈射器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到超聲速飛行器的熱環(huán)境要求。選用耐受溫度高的火藥藥劑性能更為鈍感，在點(diǎn)火電流限定的條件下必

國海軍使用電磁彈射器（EMALS）成功彈射了1架F/A-18E“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗攻擊機(jī)，此后又繼續(xù)對(duì)T-45C艦載教練機(jī)、C-2A艦載運(yùn)輸機(jī)、E-2D艦載預(yù)警機(jī)等進(jìn)行了100多架次彈射試驗(yàn)。2011年11月18日，美國海軍又在麥克圭爾-迪克斯-萊克赫斯特聯(lián)合基地使用電磁彈射器威功彈射了1架F-35C。2011年末，美國通用原子公司電磁系統(tǒng)部交付第12個(gè)也是最后一個(gè)用于航母電磁彈射器（EMALS）的儲(chǔ)能電機(jī)。2013年3月14日，美國海軍航母電磁彈射器完成了

國海軍完成電磁彈射器儲(chǔ)能電機(jī)共享試驗(yàn)美國海軍航母電磁彈射器已完成儲(chǔ)能電機(jī)共享試驗(yàn)，比預(yù)定日期有所提前。從“福特”號(hào) (CVN78）航母開始，將采用電磁彈射系統(tǒng)，替換目前航母上采用的蒸汽彈射器系統(tǒng)。電磁彈射器系統(tǒng)由一同工作的6個(gè)子系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)共享各部件，驅(qū)動(dòng)艦上4部彈射器。但是，試驗(yàn)點(diǎn)只有1部彈射器，所以迄今為止系統(tǒng)只需控制1部彈射器。在2012年11月完成系統(tǒng)功能演示階段之后，電磁彈射器團(tuán)隊(duì)將在試驗(yàn)點(diǎn)建造四彈射器模擬艦船環(huán)境。試驗(yàn)對(duì)儲(chǔ)能電機(jī)進(jìn)行了仿真

母上的艦載機(jī)在彈射器的幫助下提高滑行速度，縮短起飛所需要的滑行距離的起飛方式，利用飛行甲板布置的彈射裝置，在一定行程內(nèi)對(duì)艦載機(jī)施加額外的推力.根據(jù)牛頓第二定律，推力增大也就提高了飛機(jī)的加速度.在其他條件不變的情況下，如果加速度提高到a=15 m/s2.根據(jù)(v-v0)2-0=2ax同樣起飛條件,只要140 m的跑道，這對(duì)于航母來說太容易辦到.這一點(diǎn)很早就被工程師們看到.1911年,美國西奧多·埃利森海軍上尉[1]最先研制成功世界上第一臺(tái)彈射器，并于1912

飛主要采用蒸汽彈射器，然而在使用過程中發(fā)現(xiàn)蒸汽彈射器存在諸多的不足，例如，蒸汽彈射過程沒有形成閉環(huán)控制，從而使得機(jī)身可能受到不必要的過應(yīng)力；蒸汽彈射器體積龐大、效率低、維護(hù)困難等。如果艦載機(jī)起飛采用電磁彈射器，以電磁力作為加速手段，在短距離內(nèi)，使飛機(jī)達(dá)到或接近起飛速度，不僅飛機(jī)發(fā)射過程全程可控，而且可節(jié)約30%的人力資本，重量降低50%，容積減少65%，效率提高10倍[1]。因此，電磁彈射器必將逐步取代現(xiàn)有的蒸汽彈射器。當(dāng)分析彈射起飛的總體方案時(shí)，需要綜合

的大型艦船甲板彈射器數(shù)量研究周鑫磊1孟祥印2解學(xué)參3胡玉龍2侯遠(yuǎn)杭21海軍裝備部沈陽局，遼寧 沈 陽 1100312哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈 爾濱 1500013中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，湖北 武 漢 430064為明確大型艦船飛行甲板彈射器數(shù)量設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，從調(diào)運(yùn)指揮官的角度提出了“虛擬隊(duì)列”概念，分析了其工作特點(diǎn)，對(duì)其工作模式進(jìn)行了排隊(duì)論建模。同時(shí)分析、建立了艦載機(jī)在彈射等待過程中的真實(shí)排隊(duì)模型。忽略其它甲板因素的影響，基于排隊(duì)論假設(shè)代入

母上。首部電磁彈射器目前正在制造中,如果該系統(tǒng)不能如期交付,海軍則必須在“福特”號(hào)航母上使用以前的蒸汽彈射器,這種改變將使“福特”號(hào)航母進(jìn)度推遲,還要重新設(shè)計(jì),費(fèi)用高昂。接受測試的有一架 F/A-18E“超級(jí)大黃蜂”艦載機(jī)為彈射作準(zhǔn)備。測試數(shù)據(jù)將用于安全問題分析,以此獲取必要的起飛間隔數(shù)據(jù)。此次彈射將在赫斯特湖海軍航空工程站的海軍航空系統(tǒng)司令部試驗(yàn)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行,軍方和主承包商通用原子公司仿照艦載系統(tǒng)在這里建造了全尺寸的試驗(yàn)場,包括主要的軟硬件組件。2010年

練機(jī)的首次電磁彈射器（EMALS）彈射起飛試驗(yàn)。6月1日和2日共進(jìn)行了12次彈射起飛試驗(yàn)，這是正在進(jìn)行的飛機(jī)適配性試驗(yàn)的一部分。電磁彈射器是為“福特”級(jí)航母設(shè)計(jì)的艦載機(jī)彈射起飛裝置，未來所有的“福特”級(jí)航母都將使用電磁彈射器。電磁彈射器比蒸汽彈射器重量更輕，所需維護(hù)更少，效率更高，能更精確的控制飛機(jī)彈射末速。

續(xù)進(jìn)行，目前，彈射器已完成了750次彈射?？紤]到繞組模塊的受潮問題，進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)是非常必要的。通用原子能公司已在 2009年 6月得到一份包括改裝密封條項(xiàng)目在內(nèi)、為CVN78建造艦載電磁彈射器的價(jià)值5.73億美元合同。第一部艦載電磁彈射器組件將在 2011年年初抵達(dá)位于弗吉尼亞州紐波特紐斯的諾·格船廠，最后一部彈射器組件將于2014年年初交付。由于CVN 78計(jì)劃于2013年7月下水，因此，在2014年年初最后一部彈射器組件交付時(shí)，航母已經(jīng)在海中航行了。4

艦上使用了蒸汽彈射器,但是這種彈射器已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在和未來高性能艦載機(jī)使用的需要。于是,多國的海軍開始研發(fā)電磁彈射器。這種電磁彈射器將利用直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī),通過先進(jìn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量,使彈射器以高速將飛機(jī)彈射入空。比起蒸汽彈射器來,電磁彈射器的重量和體積都將減少一半以上,人力也可減少30%,而且其加速性可根據(jù)艦載機(jī)的重量而隨意變化,既可彈射更重、更快的艦載機(jī),也可彈射小而輕的無人機(jī)。除此之外,新型的電磁彈射器的維修時(shí)間和成本都非常低,且效率高,維修簡單可靠,將

式50mm榴彈彈射器于1980年代初開始論證研制，研制成功后首先裝備駐港部隊(duì)。這種榴彈彈射器與抗日戰(zhàn)爭時(shí)期的擲彈筒屬同一類武器，二者的結(jié)構(gòu)和原理相似，在發(fā)展上具有傳承關(guān)系。本文分上，下篇，上篇主要介紹榴彈彈射器的歷史發(fā)展及本文主角—89式榴彈彈射器的結(jié)構(gòu)原理與配用彈種……歷史沿革與發(fā)展說到榴彈彈射器這種武器，就不能不提起擲彈筒，二者的結(jié)構(gòu)原理很相似，也可以說前者就是后者的延伸發(fā)展。二者均屬追擊炮型榴彈發(fā)射器，主要在近距離應(yīng)用曲射火力殺傷敵方有生力量和隱蔽目

兵　陳　練電磁彈射器被認(rèn)為是蒸汽彈射器的可行替代方案，美海軍的航母電磁彈射器(EMALS)研究最早可追溯到20世紀(jì)40年代。1988年，美國開發(fā)出電磁彈射器的小比例模型，該模型長3.66米，寬為實(shí)際尺寸的一半，試驗(yàn)表明，其靜態(tài)推力可達(dá)到500千牛以上，彈射直線電機(jī)的電磁輻射也能夠被控制在槽型結(jié)構(gòu)內(nèi)。此后，美國就此項(xiàng)研究進(jìn)行了許多設(shè)計(jì)研究，硬件演示和技術(shù)探討，但受經(jīng)費(fèi)限制，研究的范圍和規(guī)模有限。20世紀(jì)90年代后期，美國在論證未來航母的過程中，正式將電磁彈射