模型魅影 彈射吧！航母
這期意圖客的軍模攝影作品中，兩架蓄勢待發的帥氣 F-18艦載機其實只是群眾演員，讓我們來聚焦一下它們身下的那塊神奇的「大板」，它才是我們今天的"Super Star"。
相比在一線作戰的艦載機，航母彈射器很容易被忽視，然而它卻能將滿載彈藥重達20多噸的艦載機像紙飛機一樣擲出去，是航母發揮最大威力的保障。目前會造核武器的國家不少，但會造、會用航母彈射器的仍然只有美國一家，今天就來講講彈射器背後的故事。
▲彈射起飛的海象，這種彈射器更象是弩機
當飛機與海上巨獸戰艦結合時，就有了彈射器的需求，在滿是炮塔，局促的戰艦上，飛機很難從容加速起飛，因此各海軍強國就想出了五花八門的彈射方式推飛機一把。
▲這種火箭彈射器，肯定會讓颶風戰鬥機上的飛機員血脈噴張
二戰時，航空母艦君臨大洋，成為海上霸主，當時的活塞式艦載機相對來說機身小而輕，航母的直通甲板足以讓它們從容起飛，因此彈射器在二戰的激烈戰火中沒有太大的用武之地。
▲二戰時期擠滿艦載機的美國海軍航空母艦甲板
戰後，航空技術邁入了噴氣時代，噴氣式艦載機的體積和重量大了許多，這樣一來，航母的尺寸也是越造越大，但航母的甲板空間畢竟有限，不可能讓噴氣式艦載機直接起飛。作為海軍傳統強國，英國為世界貢獻了兩個解決方案。
▲從滑躍甲板上起飛的鷂式艦載機
一種是滑躍式甲板方案：滑躍式甲板可以保證飛機從12°左右的滑躍式甲板起飛，將一部分向前的動力轉化為上升力，從而減少飛機起飛時的滑跑距離。這種方式適用於中小型航母。優點是簡單有效，缺點是必須限制艦載機的起飛重量，艦載機的出動效率也相對較低，讓飛機玩滑板，對飛行員的技術要求也更高。
▲從航母上彈射起飛的F-18艦載機
另一種是蒸氣彈射方案：1951年，英國柯林·米切爾中校（Colin C. Mitchell）最先提出了利用航母蒸氣輪機的蒸氣動能彈射飛機的想法，最終美國人給自己的航母裝上了蒸氣彈射器。
▲蒸汽彈射器的原理
蒸汽彈射器的基本原理很簡單，就是將蒸汽壓力轉化為對飛機的推力，蒸氣彈射器的管線鋪設于飛行甲板下，並在甲板的溝槽上連結一個滑塊，將艦載機的前輪勾住滑塊，當蒸氣產生的強大推力把滑塊像炮彈一樣發射出去時，滑塊的推力將傳送給艦載機，本已加足馬力的艦載機就能有足夠的推力順利起飛。
▲彈射起飛的美國海軍尼米茲號航母和滑躍起飛的英國海軍皇家方舟號號航母同框
蒸汽彈射器的優點很多，它可以使航母搭載個頭更大的艦載機，或是使艦載機裝載更多的彈藥，固定翼艦載預警機自然也不在話下。而且平整的甲板，不使用彈射器時可以停飛機，便於充分利用寶貴的甲板空間。相較於滑躍起飛，彈射起飛的效率也高，對飛行員的操控要求也相對較低，油門踩到低，走你！
這次拍攝的彈射器甲板模型取材於美國海軍核動力航空母艦尼米茲號（USS Nimitz CVN-68）。尼米茲號於1975年5月正式服役，其艦名承襲自二戰時將整個日本海軍從太平洋上抹掉的美國海軍五星上將契斯特·尼米茲。至今這艘航母仍是美國海軍的現役主力，全長330多米，滿載排水量達10萬噸的它，也是迄今為止世界上最大的軍艦之一。尼米茲號航空母艦上配有4部C-13-1型蒸汽彈射器，每20秒就能彈射起飛一架艦載機。
▲美國海軍尼米茲號航空母艦
尼米茲號航母自1975年服役以來，每天都要進行約30次艦載機彈射。2017年9月25日，在尼米茲號航母甲板上，一架F/A-18E超級大黃蜂藉助彈射器咆哮起飛，這次彈射具有特殊的意義，因為這是尼米茲號航母2號彈射器的第10萬次彈射。而早在2009年10月7日，尼米茲號航母的1號彈射器便已先行創下了10萬次彈射的紀錄。
▲蒸氣彈射器的內部細節
尼米茲號航母的艦載機彈射和回收設備(ALRE)主管加布里埃爾·昆林表示，二號彈射器達到這個裡程碑，對於每天在航母上辛勤工作的團隊成員來說，是令人興奮的，因為這10萬次成功彈射的背後凝結著他們的非凡付出和巨大努力。
▲美國海軍航空母艦上穿綠色制服的就是負責控制、維護彈射器和阻攔裝置的人員
昆林的團隊要確保艦上的彈射器隨時做好安全運行的準備，他們在每次彈射之前和彈射之後都要進行檢查，此外，幾乎每天、每周、每月都要進行例行維護，工作相當繁重。
蒸氣彈射器是一個非常複雜的系統工程，包括：起飛系統、蒸汽系統、歸位系統、液壓系統、預力系統、潤滑系統、控制系統等，因此無論是製造還是維護都是成本相當高的，而且需要佔用航母大量內部空間。
蒸氣彈射器一次彈射就要消耗600多公斤的蒸汽和1噸左右的緩衝淡水，每次彈射前航母就要早早的開始燒開水做準備，而蒸汽在彈射後就浪費掉了，美國人曾經考慮過用蒸汽冷凝裝置來回收蒸氣，但實在體積和效率不成比例而放棄。如果航母以每分鐘1架的速度進行緊急彈射起飛，連續彈射8架飛機之後，航母鍋爐蒸汽壓力、動力和航速都會大幅下降。
▲美國海軍陸基電磁彈射器測試場
因此蒸氣彈射被更為先進的電磁彈射所取代是必然的趨勢。美國海軍最新入役的福特號核動力航空母艦上安裝的就是新型電磁彈射器。
▲電磁彈射器結構圖
電磁彈射器的的基本原理和磁懸浮列車一樣，相較於蒸氣彈射器，它重量輕、體積小、成本低，而且安裝起來也相對簡單。給電磁彈射器充電只需要幾分鐘，不需要像蒸氣彈射器一樣燒半天開水（「敵機都快到面前了，我們的飛機怎麼還沒有起飛迎敵！？」「報告艦長！我們還在燒開水！」），這在發生緊急情況需要迅速反應時，優勢就非常大了。
▲海試中的美國海軍福特號航空母艦
電磁彈射器還有一大好處就是可以精確的控制彈力的輸出量，美國的電磁彈射器彈射速度在每秒28米到103米之間，中間沒有檔段，這樣一來彈射器就可以根據不同艦載機的起飛重量和任務需要的載彈量來量身定「彈」，你要怎麼彈就怎麼彈。而傳統蒸汽彈射器就比較「簡單粗暴」，只有幾個力度檔位，艦載機的重量和載彈量反過來要根據彈射器的心情來設計，否則彈力太大飛機就被彈散架了，彈力太輕飛機就掉海里了。
▲安裝彈射器的國產航母假想圖
我們中國已經投入現役的遼寧號航母和正在建造的首艘國產航母採用的都是滑躍甲板起飛方式，非常希望能早日看到安裝彈射器的國產航母能馳騁大洋。更有傳聞說中國可能直接跳過蒸氣彈射器，一躍進入電磁彈射時代，這無疑是令人振奮的消息，但是就此說中國海軍能夠趕超美國海軍了，實在還是為時過早。
通過研究這塊彈射甲板模型和美國海軍彈射技術背後的故事，感觸最深的倒並不是美國海軍的硬體裝備有多牛，而是那10萬次成功彈射的經驗著實令人震撼，或許我們可以在硬體上突飛猛進，但那10萬次的彈射經驗是浮躁不出來的，是繞不開、超不了的，航母就要一次一次踏踏實實地彈，人生也要一步一步踏踏實實地走。
感謝好友模界收藏家讓我拍攝這款1/72比例「氣勢恢宏」的航母彈射甲板地台。它由四塊拼成，寬0.5米，長0.7米，還原的是尼米茲號航母艦首的3號和4號蒸氣彈射器的部分區域。
這款地台做得很用心，甲板上的400個系留孔都是用蝕刻片製成，最重要的彈射器也是用精緻的蝕刻片還原，導流板，支撐桿，冷卻管路和彈射滑塊都是用3D列印的樹脂件做的。
希望大家喜歡本期意圖客模型魅影和大家分享的圖文，下期再見。
▲本期意圖客原創攝影作品使用佳能紅百微鏡頭拍攝
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