电磁弹射如何能让航母战力惊人飞跃?一文解析(3)

2025-10-17 15:01  ZAKER

飞机从航母起飞,难在哪里?

任何物体要想离开地面,必须有一个向上的力克服自身的重力。对于飞行器而言,有两条途径可以产生向上的力,一是发动机产生的推力,二是机翼产生的升力。发动机产生的推力与飞行方向平行,升力的方向则与飞行方向垂直。比如火箭发射一般是垂直向上,此时完全依靠发动机产生的推力克服自身的重力。而对于我们常见的直升机而言,起飞时旋翼的旋转方向是沿水平方向,此时就是完全依靠旋翼旋转所产生的垂直向上的气动升力克服自身重力。

升力的大小与飞行速度的平方呈正比,也就是说,飞行速度越快,机翼产生的升力越大。因此直升机起飞时旋翼的旋转速度必须达到一定的数值才能产生足够升力。同样,对于我们常见的固定翼飞机而言,要想离开地面,也必须达到足够的运动速度,因此必须在地面经过一段时间的加速滑跑。

显然,在滑跑的加速运动过程中,滑跑距离越长,加速时间越长,所能达到的速度也越快。这就是为什么大型民航客机所需要的跑道长度一般明显高于小型飞机的道理。对于陆地起飞的飞机,民航飞机的滑跑距离一般为 1000 至 2000 米,战斗机会短很多,不过一般也至少需要两三百米。

如果从航空母舰起飞,采用像陆地起飞那样的水平滑跑方式就完全不行了。这主要是由于长度的限制,因为即便是目前最大型的航空母舰,其总长度也不会超过 350 米,而且考虑到全舰的布局,也不会把这个长度完全用做起飞跑道。一般来说,航母最多能利用总长的 1/3 左右,也就是 100 米左右的距离,在发动机最大推力给定的情况下,按常规起飞方式是完全不够用的。因此,必须要想一些其他的办法。

显然,途径只有两条,一是改变飞机,二是改变航母。

飞机的改变主要是改变其动力系统,令其发动机的推力方向可以在起飞时改变,垂直向下或者斜向下,这样就可以大幅缩短起飞距离,甚至像火箭那样实现垂直起飞。这种飞机的典型代表是英国于上世纪 60 年代研制的 " 鹞 " 式短距起降战斗机,其发动机喷口的旋转角度可以超过 90 度,因此可以实现垂直起飞和降落。再比如美国 F-35B 战斗机也采用类似的策略,使其具备垂直起降能力。

英国 " 鹞 " 式短距起降战斗机 | 图源:网络

不过,这种方式存在很多问题。除了技术复杂和飞行员的操控难度更高之外,最主要的问题就是其装载量和飞行航程都比较小,其中道理也显而易见。与火箭发动机相比,航空发动机的推力相对较小,因此所能承担的重量也较小,这对飞机的起飞重量提出了非常严苛的要求,从而限制了装载量。比如 " 鹞 " 式战斗机采用常规的滑跑起飞方式时,最大起飞重量约为 14 吨,但如果采用垂直起飞,最大起飞重量就大幅减低至 8.6 吨左右。

同时,垂直起飞过程中完全依靠发动机提供推力,这个过程中耗油量巨大,当大量的燃料消耗于这个阶段,剩余燃料所能支撑的飞行距离自然会下降。仍以 " 鹞 " 式战斗机为例,采用短距滑跑起飞的方式时,其作战半径可以超过 400 千米,但如果采用垂直起飞,这个数值会降低至 100 千米以内,因此只能作为短距离支援使用。

显然,通过改变飞机实现航母起飞尽管技术可行,但实际效果并不理想,所以对于更多的航空母舰,特别是大型航母就需要从其自身想办法了。目前主要有三种技术,即滑跃式甲板起飞、蒸汽弹射器,以及福建舰使用的电磁弹射器。