[发明专利]真空储能式固定翼飞机起飞弹射器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种固定翼飞机起飞弹射器，尤其是利用真空储能式固定翼飞机起飞弹射器。适用于在航空母舰、大型两栖攻击舰和岛礁机场上固定翼飞机的弹射起飞。

背景技术

自从百年前航空母舰的诞生，在其狭小的甲板空间上起飞固定翼飞机一直是世界性的难题。各航母大国为解决这一难题，都不同程度地投入了大量的人力物力。通过持续不懈的研究探索，先后开发出各种各样的舰载机起飞弹射器或辅助起飞装置，如落重式、飞轮式、弹簧滑道式、火箭助推式、液压式、气压式、火药式、电动式等。但随着舰载固定翼飞机的大型化或重型化，特别是舰载固定翼预警机和空中加油机的使用，多数弹射器或助飞装置已在舰载机发展的不同阶段遭到淘汰。目前，固定翼舰载机的起飞方式主要有三种：滑跃起飞、垂直起飞、弹射起飞。前者如我国首艘航母辽宁舰和印度航母维克拉玛蒂亚号等。后者如美国尼米兹级核动力航母和法国戴高乐号核动力航母等。其中垂直起飞方式的助飞装置不在舰上而是整合在飞机上，在此不作讨论。众所周知，倾斜甲板滑跃起飞是在没有弹射器可用的情况下被迫采用的一种比较简陋的起飞方式。其主要缺点是：舰载机须强逆风起飞，容易受天气干扰，且航母为制造强逆风耗能极大；舰载机起飞间隔时间长，导致组成机群困难；舰载机不能满油、满弹全重起飞，造成航程短、战斗效率低下；而最致命的是在现代战争越来越依靠体系对抗的背景下，舰载固定翼预警机和空中加油机不能以这种方式起飞，将极大地影响航空母舰战斗力的发挥。蒸汽弹射器能克服前述倾斜甲板滑跃起飞的缺点，极大提高航空母舰战斗群的体系对抗能力。但蒸汽弹射器却有其它诸多缺点：1.消耗淡水和能量极大。每弹射一架飞机需要消耗600～700公斤淡水，而把这些水变成高温高压的蒸汽，加上贮存和输送过程散热所消耗的能量是巨大的。淡水和燃料对航母的重要性是不言而喻的，尤其对辽宁舰这样的常规动力航母而言就更宝贵了。2.储存和输送高温高压蒸汽的隔热及安全问题突出。隔热材料的使用会占据较大的空间，且绝对隔热是不存在的，散出的热量会恶化舰员的生活环境；而高温高压蒸汽储存罐和输送管道在战时犹如不定时炸弹。3.系统复杂、维修周期短、维护保养难度大，如开口气缸缝密封橡胶条及密封润滑油在高温高压下极易变质等。4.弹射过程推力极度不均，启动段峰值过载可达6g，会对飞机结构带来突发冲击，极大缩短其使用寿命，对飞行员健康也有不利影响。5.弹射前系统需要长时间“预热”。随着隐形时代的到来，这一缺点在“遭遇”战中可能是致命的。除上述缺点外，蒸汽弹射器还有种种不足，有鉴于此，美国早于上世纪八十年代开始投入巨资研发电磁弹射器作为其替代品。目前，电磁弹射器正在装配在不久前下水的新一代福特级核动力航母首舰上。由于外界对其所知甚少，实际应用效果也有待观察，我们假定美国已在电磁弹射器的开发中克服了蒸汽弹射器的大多数缺点和不足，但其研发过程中的一些表象和本身的技术难度还是值得我们参考：1.美国在电磁弹射器上已花费近三十年时间、超过30亿美元。2.冷却问题。电磁弹射器的永磁体对温度比较敏感，退磁临界温度在摄氏100～200度座之间，弹射过程只有2～3秒，在这么短时间内把电磁感应所产生的热量带走并非易事，否则将极大缩短弹射器的寿命。3.电磁弹射器主要部件受潮极易损坏，美国到目前为止都只在陆地上进行试验，能否适用长时间海上的高盐高湿环境还是未知数，至少维护工作也不轻松。4由于电磁弹射器的磁体是开槽形的，会产生很强的电磁辐射，为防止飞机和航母本身的电磁设备受到干扰，屏蔽电磁辐射也是一项艰巨的任务。总之，电磁弹射器系统也是极其复杂的，应用还存在着许多不确定性，贸然投入巨资研发有较大的风险，而且研制周期也难于保证。另一方面，南海主权纷争近来愈演愈烈，尤其南沙群岛大部分岛礁被越南和菲律宾非法侵占，除台湾当局拥有的太平岛外，我国只控制几个礁盘。为取得南海南部制空权，填礁建机场是不错的办法，但要填成一个标准机场，工作量将是难于想象的，投资也是巨大的。而要填出一个适于弹射起飞、拦阻降落规模的机场却是可行的，也与我国目前正在南海某些礁盘进行的填海工程相吻合。

发明内容

为了克服蒸汽弹射器的各种缺点，避开研发电磁弹射器的不确定性和风险，本发明提供一种固定翼飞机起飞弹射器，该弹射器以真空储能为弹射动力，不仅能用于航空母舰固定翼飞机包括大型无人机的起飞，而且适用于大型两栖攻击舰和岛礁微型机场固定翼飞机的起飞。