百年航母：舰载机弹射起飞演进，从轻量到制导武器化

舰载机弹射起飞

最早的飞机很轻，只有不到1吨重，俩人一抬就起来了。以后发展到五六吨，速度达到150～200公里，第二次世界大战的时候达到500～600公里，1945年以后喷气式飞机出来了，速度超过1000公里，以后发展到2000公里。速度提升这么快，重量也大了很多，原来一架飞机两三吨、五六吨，一般的弹射器很快就弹射出去了。第二次世界大战的时候有很多弹射器很好用，像液压式弹射器、轮式弹射器都很好，但是那些正规的航空母舰根本不用，像美国的列克星敦等航母，都是三四万吨，很大，舰上的直通式飞行甲板有90～100米长，而飞机很轻，螺旋桨飞机自己就能够起飞，不用弹射，弹射器主要用在护航航母，或者飞机运载航母上，那上边密密麻麻装了几十架飞机，甲板空间很小，只有五六十米，这样的情况下只能弹射起飞。

战后初期，航母舰载机发生了一些重大变化：在机种方面，除传统的战斗机、攻击机外，航空母舰上新增加了战斗/攻击机、反潜机、预警机、加油机、侦察机、电子战飞机和直升机等一些崭新的机种。在飞机性能方面，主要的舰载作战飞机都实现了超音速飞行，主要作战飞机的重量已达30吨以上，作战半径达到700公里左右，而且能够进行空中加油。在舰载机的武器配备方面，实现了导弹化和制导化，不仅能够进行远程精确打击，而且还能使用激光制导炸弹凌空轰炸。

1946年，第一架鬼怪型喷气式战斗机在美国海军罗斯福号航空母舰上起飞，这种在重量和速度方面都比螺旋桨飞机大好几倍的新型飞机使航空母舰面临严峻的考验。老式的弹射阻拦装置和直通式飞行甲板已很难满足它的战术需求，于是，航空母舰开始更换新型弹射阻拦装置。

1950年英国海军航空兵后备队司令米切尔率先研制出动力冲程45.5米的BXS-1蒸汽弹射器，它用舰上主锅炉的蒸汽作动力，弹射能量大，安全性和加速性能好，并装备在英国海军英仙座号航空母舰上。1951年8月，英国航空母舰的舰载机第一次从10度斜角的飞行甲板上试飞成功。后来美国人又于1960年研制成功了内燃式弹射器，并安装到企业号核动力航空母舰上。不过，这种内燃式弹射器仍不能令人满意，所以，除装备内燃式弹射器之外，还装备有蒸汽弹射器。

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，往复车就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吨重的舰载机以每小时339公里的高速弹射出去。

60多年来，世界上几乎所有大、中型航空母舰都是装备这种蒸汽弹射器。这种弹射器最大的优点就是弹射速度快，基本上20～30秒就可以弹射一架飞机，晚上准备的时间会长一点，大约80秒钟可以弹射一架飞机。像尼米兹级这样的重型航母，设有四台弹射器，在直通式甲板可以同时弹射两架飞机，在斜角甲板也可以同时弹射两架飞机，四架飞机都可以同时弹射出去，不到一个小时，舰上几十架飞机都可以升空，所以这个工作效率是非常高的。

航空母舰通常在舷侧、岛形上层建筑或者前飞行甲板上都标有该舰的舷号，比如尼米兹号航空母舰的舷号是CVN-68，这是表示“核动力航母”，编制序列第68号。飞行甲板通常划分专门的区域，比如飞机调整区、飞机起飞区、飞机降落区、武器装载区、指挥控制区等等。在飞机起飞和降落过程中，严禁无关人员到甲板上去，因为航母在飞机起飞的时候必须保持高速航行，而且风大浪高，舰面上气流不稳定，如果无关人员在舰面上到处溜达，很容易发生危险。

我们平时经常看到美国航母上密密麻麻放了好多飞机，其实那是专门为了拍照片摆设的，平时不能把飞机都放在上面，因为海上很潮湿，盐雾侵袭很严重，如果每天放在飞行甲板上日晒雨淋、盐雾侵蚀，飞机寿命就会大大缩短。因此，平常一般把飞机放在机库里头，用的时候就给它提上来。舰上设有3～4部飞机升降机，机库在下面，飞机从下边乘升降机上来，每一部升降机的提升重量是108吨左右，一次可以提升两架，就是30吨～35吨的飞机可以提升两架，当然在机库停放和进入升降机的时候机翼是折叠的，这样节省空间。

飞机升降机

机库位于飞行甲板下面，飞机在机库和飞行甲板之间的移动需要借助于升降机。早期航母的升降机一般布置在飞行甲板的中线上，称之为“舷内升降机”。这种升降机不受风浪影响，但它既影响了飞行甲板的强度，又影响了飞机的起降。美国在1942年完工的埃塞克斯号上首先采用了舷侧式升降机，它消除了上述缺点，不过也存在着易受风浪影响的不足。权衡利弊，舷侧式升降机被普遍应用于现代航母上。美国海军从福莱斯特号开始一律使用舷侧式升降机，一般设4部，左舷1部，右舷3部。以企业号上的升降机为例，它是用镁铝合金制造的，长23.5米，宽15.9米，面积374平方米，自重105吨。这种升降机可容纳2架主翼折叠的A-7攻击机，具有1分钟内升降全重47.6吨的能力。

飞机乘升降机上来以后，舰面上有专人调整飞机，就是把准备起飞的飞机调整就位，比方说这架飞机要起飞，要用一号弹射器进行弹射，就给它调整到一号弹射器的位置。蒸汽弹射器的原理其实就相当于一个弹弓、弓箭或猴皮筋，先储备能量，然后突然释放能量，一下子就弹出去了。弹射器就像是一个大弓箭，飞机就好像是搭在弓弦上的一支箭，拉满了弓以后突然释放就把箭射出去，就是这个道理。(www.xing528.com)

调整到位以后飞行员打开座舱，开始登机，检查舱室内的仪表工作状况，然后把座舱关闭，伸手示意，把飞机上的牵引挂钩放下去，在空勤人员的帮助下把飞机对准弹射器下边的挂钩，连接到弹射器上，飞机往前稍微走一点，拉紧这个锁钩。空勤人员检查看是不是拉紧了，这个时候飞行员坐在座舱里头，重新检查座舱内仪器仪表的工作状态，看看有没有什么东西没有固定好，哪怕是一枝铅笔随手放在那儿，飞机起飞也会对人造成伤害，因为飞行速度很快。

飞机弹射之前后边有一个挡板，叫做燃气导流板。这个导流板必须要竖起来，因为飞机发动机的尾焰非常炙热，很容易烧坏飞行甲板。如果是单发的发动机要竖一个导流板，双发发动机就竖三个导流板，左边一个，右边一个，后边一个，往前一推，这样飞机尾焰就不会烧坏航母甲板。为防止高温燃气烧坏导流板，导流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导流板，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。

指挥飞机就位

弹射准备完毕，可以起飞

舰载机离舰瞬间

空勤人员检查完了之后，飞行员启动发动机，开到最大马力，松开手刹，让弹射器的动力传递到飞机上来，手抓着油门，但是油门必须要锁定，因为在弹射瞬间飞行员有可能会突然失去知觉，这个时候必须确保始终要给油，发动机处于连续工作状态。飞行员准备好了就示意准备完毕，可以弹射。穿黄背心的弹射器准备人员就启动弹射器，在波峰浪谷的变换过程中抓住一个波浪升起的过程，突然弹射，飞机顶着风、迎着浪似离弦之箭冲出去。这个时机的把握很重要，顺风升力不足，浪涛向下跌落的时候弹射飞机很容易使飞机栽进海里。

飞机弹射出去以后，速度是非常高的，蒸汽弹射的这个推力要比飞机的重量大3～4倍，只有这样才能把它推出去。飞机弹出去之后，在离开航母的瞬间，会有一个短暂的向下沉降，这个时候是非常危险的。沉降的原因是惯性所致，因为飞机太重，或者推力比较小，这是很自然的现象，沉降一下没关系，飞行员马上可以拉起来，然后再往前开，这个过程是非常刺激的。

随着航空母舰吨位的增大，以及弹射和阻拦装置的改进，舰载机的机种结构和战术技术性能都产生了巨大的变化。在机种方面，除传统的战斗机、攻击机外，航空母舰上新增加了战斗/攻击机、反潜机、预警机、加油机、侦察机、电子战飞机和直升机等一些崭新的机种。在飞机性能方面，主要的舰载作战飞机都实现了超音速飞行，主要作战飞机的重量已达30吨以上，作战半径达到700公里左右，而且能够进行空中加油。舰载机的武器配备实现了导弹化和制导化，不仅能够进行远程精确打击，而且还能使用激光制导炸弹凌空轰炸。

对于航空母舰而言，一次舰载机起降就相当于一次中等规模的战争，这话的确不假。一项调查表明，对航空母舰生存能力威胁最大的重大事故有三种：飞机起降、火灾和爆炸。在对215架次舰载飞机的飞行事故进行分析后发现：33%发生在起降时刻、32%发生在空中、35%情况不明。因此，舰载机的飞行事故比岸基飞机要多一倍以上。1981年，美国海军舰载机A级事故率竟是岸基飞机的3.8倍。

蒸汽弹射器的缺点相当明显。众所周知，蒸汽机的热效率是比较低的。为了将淡水烧成蒸汽，必须耗费大量的能源，要为贮存燃料留出额外的空间。如果直接从舰上的动力装置中引出热能，用于航行的功率就要大大降低，舰速会相应减小；而在飞机起飞和降落时，正需要航母以30节左右较高的航速逆风前进，减小航速自然对起降不利。航空母舰分系统多、结构复杂，而蒸汽弹射器除了要在舱内留出设备位置外，还需要大型水箱来存放淡水，弹射1架中型战斗机，大约要消耗1吨淡水。如此一来，整个航母的尺寸和吨位就不得不加大，蒸汽弹射器也因此只能用于大中型航母。一艘大型航母上配备有80架左右的飞机和5000多名舰员和飞行员，每天的淡水消耗量相当惊人。如果不能及时从岸上或辅助船上补充水源，就必须自己制造淡水；而到目前为止，尚没有一种令人满意的高效、节能的淡水制造装置。因此，带蒸汽弹射器的航母的运行费用相当高，一般国家即使装备了航母也根本负担不起。目前，解决航母所需淡水的最佳途径，是利用核动力装置制造淡水。4部蒸汽弹射器每天要消耗淡水320余吨，而1艘大型核动力航母每天可自产淡水3000吨左右，可以满足需要。

为了克服上述缺陷，美国下一代航母将使用电磁弹射器。电磁弹射器由通用原子公司研发，它利用电磁技术来弹射舰载机，而不是目前航母上基于蒸汽的弹射技术。海军要求通用原子公司研制4部电磁弹射器，每部重530吨，但每部弹射器最终超重约100吨，使总重超出400吨。海军感觉没关系，就算电磁弹射器重630吨，航母仍能够满足需求。4部电磁弹射器可以共享电气系统和变换器，这样使电磁弹射器的保障系统更加可靠，一个部件出现故障后不会对相应的弹射器产生影响。样机试验表明，电磁弹射器能够将45359公斤的小车加速到每小时200英里。传统的蒸汽弹射系统需要120余名舰员操作，新型电磁弹射系统只需要90人即可。新型电磁弹射器可以让飞行员更加平稳地升空，从而避免了蒸汽弹射器因瞬时过载而导致的颠簸之苦。美国海军2009年采购电磁弹射器，2011—2012年间将其安装到航母上，2015年装有电磁弹射器的福特号航母将服役。