为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

在陆地上铺设弹射器,使用弹射飞机起飞是傻子的行为。

第一、航母使用弹射器,是因为空间不足

航母的空间有限,长度普遍在300米左右,宽度在90米左右,由此空间非常有限。

如何提高航母战斗力,是有航母国家都至力解决的问题。

航母的战斗力体现在,舰载机的装载数量与舰载机的载重升空率两个方面。

舰载机的数量越多,那么可投入战斗的机次就越多。

舰载机满载升空率越高,那么舰载机应战能力越强,作战半径越大。

没有弹射起飞的器的航母,舰载满载起飞需要比较长的跑道,所以航母要预留很大的空间让舰载机起飞,如此一来航母甲板上可用的空间就减少。

也由于满载起飞需要比较长的跑到,而受制于航母的体积,无长铺设多条长跑道供满载的舰载机起飞,因此每次航母上只能起飞一架满载的舰载机。

而有弹射器的航母就不一样,由于在弹射器推力的作用下,满载的舰载机只需要100米的距离就可以实现起飞。

如此一来就为航母省出了大量的甲板空间用来放更多的舰载机。除此之外还可以铺设三条到四条弹射起飞跑道,可以同时上三、四架舰载机升空作战,以更多的时间实现舰载机起飞。

弹射起飞花费巨大

弹射起飞的技术目前有两种,一种是蒸气弹射,另一种是电磁弹射。

不管是蒸气弹射还是电磁弹射,它们单套造价目前市场上都没有公布,因为这些弹射系统都是几个国家在用很少出售,只有法国从美国购买过几套蒸气弹射器,单套价格是2517.7万美元。

在技术成熟的条件下,蒸气弹射与电磁弹射的建造价格可能并不会太高,但是维护费用非常高。

美国航母上的蒸气弹射装置的中期维修费达到55亿美元,使用电磁弹射,在维护成本上虽然会比蒸气弹射低,但中期维护同样十亿美元以上。

以上说的只是弹射器的维护成本,要知道每次弹射都需要花钱的。

蒸气弹射每次需要消耗625公斤的蒸气与一吨作为缓冲的淡水。

电磁弹射每次要消耗60度电。

陆地机场效应与弹射效益的对比。

很多人曾经设想,如果在陆地机场上使用弹射起飞,那么机场就不需要建那么长跑到,从而起到节省机场的建设费用,并且少占土地。

陆地军用机场的建设费具体很难说的清楚,由于地形不同,建设费用有高有低。

假如地形是平整的,那么费用地场地,只要铺上水泥就可以用了,在不征地的情况下,几千万美元已经可以搞定。

假如地形比较复杂,需要做大量的开山填土工作,那么费用有可能会达到几亿美元。

就按照一个军用机场5亿美元建设费来算,但是机场使用寿命非常长,平时维护费并不多,就算全部翻修一次费用也就几千万美元搞定。

但是弹射器的平时维护费就很高,在设计寿命期内的维护费用达到几十亿美元,如此高的维护费用,都够建十几个陆地军用机场了。

当然了,弹射起飞,会让飞机相对省一点油,但是飞机剩下的油仍然无法抵消电磁弹射所需要支付的费用。

陆地机场的空间比较,不向航母那样受限制,所以在陆地机场使用弹射起飞,那纯属是浪费钱。

为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

当然可以啊,在陆地铺设电磁弹射跑道不存在技术上的制约,而且不论是蒸汽弹射器还是电磁弹射器在上舰之前都是在陆地上进行研发和测试的,只有通过在陆地上成功实施战机弹射才具备应用到航空母舰上的条件。使用弹射器弹射升空的飞机不需要长达数百米甚至上千米的跑道,我们以C-130“大力士”战术运输机为例,当载荷为10吨时需要在跑道上滑跑1200米才能达到起飞速度,而在航母上弹射起飞时只需要滑跑200米就能升空。很显然弹射器能明显降低飞机起飞时的滑跑距离,优势如此明显但是陆地上却很少见到为战斗机在跑道上铺设弹射器的现象,这是为什么呢?我们从以下两点来展开分析和对比。

▼下图为正在从航母上用弹射器弹射起飞的C-130“大力士”运输机。

第一、航母不会因为安装了弹射器而提高飞机出勤效率

决定航母舰载机出勤效率的因素并不是能放飞多少战机,而是能回收多少战机。很多读者一直身陷在一个误区当中不能自拔,即航母弹射器弹射舰载机升空的数量是无限的。事实并非如此,决定舰载机升空数量的因素是航母对已升空的飞机的回收能力,而决定舰载机升空波次的因素则是航母上的停机坪数量。也就是说航母能在同一时间段让多少舰载机着舰降落,弹射器就能弹射起飞多少舰载机;航母甲板上有多少个待飞停机坪,弹射器就能在同一波次中弹射多少架舰载机升空。

▼下图为美国“福特”级超级航母,它的甲板上一共拥有24个待飞停机位,这就意味着该型航母一个波次放飞舰载机的能力为24架,相当于我国一个空军团的战斗力。

假设某型航母舰载机搭载能力为96架,甲板上有24个待飞停机坪,那么该型航母弹射器一个波次的弹射能力就为24架,两个波次则为48架,而这48架就是该型航母放飞舰载机的最大能力!它并不能一次就全部放飞90架。

这是因为航母甲板上三个起飞点的弹射器每放飞三架舰载机平均耗时5分钟,当弹射器分8次把第一波24架舰载机全部弹射升空以后就已经过去了整整40分钟,对于最先升空的头三架舰载机而言,它们在空中盘旋等待其它飞机起飞的时间就已经占据了其滞空能力的1/4,假设飞行到攻击目标的距离也需要1/4的滞空时间,那么当舰载机完成攻击并返航至航母编队所在海域时油耗已经接近警告红线,如果此时甲板上还没有清空,舰载机将在燃油耗尽后坠海。

▼下图为正在使用弹射器弹射升空的舰载机战斗机。

待第一波舰载机全部回收完毕后,第二波舰载机也已经返航到航母所在海域,这时候航母上的甲板也不能进行放飞作业,所有工作都以回收返航舰载机为核心开展。假设每回收一架舰载机平均需要3分钟,那么光回收舰载机的时间将不低于72分钟,这就意味着从回收第一波舰载机中的第一架开始到回收第二波最后一架舰载机一共耗时144分钟,在此期间航母是不具备放飞舰载机条件的,就连直升机就放飞不了,只有等48架作战归来的舰载机全部入库以后才能再从机库内放出其余的舰载机。可见只有一条着舰降落跑道的航母并不会因安装有弹射器而提高飞机出勤率。

▼下图为正在着舰降落的舰载战斗机,舰载机降落时甲板上是不能进行任何与回收飞机无关的工作的。

第二、滑跑起飞的路基战斗机基本不受场站的起降环境制约,战机出勤效率远远高于弹射起飞的舰载机

我们就拿第二次世界大战中的“霸王行动”来例举吧,在登陆部队开展诺曼底抢滩登陆战之前,盟军就已经派遣空降兵空降到德军后方实施袭扰,参加空降作战行动的部队分别是美军第82空降师、第101空降师和英军第6空降师,总兵力35000余人,分别乘坐美军第9运输机联队和英军的2个运输机大队的1800架C-47运输机和1200架由C-47运输机牵引的滑翔机实施敌后空降。

▼下图为盟军实施空降作战的庞大待飞运输机群。

运输机分别在英国南部的15个机场出发,每个机场平均起飞100余架,每个波次起飞50架,每个波次的每架飞机平均起飞用时为1分钟,当第一波次的750架飞机全部升空时仅用不到1个小时的时间。当第三波牵引滑翔机的350架运输机全部升空时第一波运输机已经开始着陆降落(空降距离200—250公里),并加载燃油、装载火炮、弹药、车辆、坦克等物资和装备,准备实施空降补给行动,三个波次的兵力投送以及后续的多波次物资投送都实现了无缝连接,这种效率是航母望尘莫及的。

▼下图为飞行员视角下同时进入滑跑状态的C-47运输机群。

路基飞机的高效率同样取决于机场对飞机的回收能力,一般空军场站都设有2~3条跑道,大型场站甚至会设立4条以上的跑道,战机的起飞和降落可以在不同的跑道错开,因此起飞和降落并不产生相互制约,这是其一;其二,场站里的所有停机坪都可以作为飞机发动机试车和预热场地,不像航母那样只有对着海面的停机位才能启动发动机进行机试车和预热,因此大大节省了起飞准备时间;其三,路基场站的起飞跑道可以同时起飞多架飞机,不需要航母弹射器弹射起飞那样每3架为一批逐架放飞。

▼下图为正在排队起飞的C-47运输机群,它们的引擎已经全部启动,只要前面的飞机进入滑跑状态,后面的飞机即可松开刹车跟上开始滑跑起飞。

就像上述提到的诺曼底空降行动,所有C-47运输机都是整齐排列在跑道上,起飞命令一旦下达,所有战机将在间隔1分钟之内排队升空直扑目标空域,不需要在空中盘旋等待其它战机组成编队而浪费时间;而降落也是同样的道理,它飞它的,我降我的,双方互不干涉,因此可以达到无缝连接的效果。试想一下,如果仅仅是为了降低滑跑距离而在跑道上铺设弹射器,那么等弹射完1800架飞机时恐怕第一波升空的750架飞机燃油已经耗尽,而第三波的那350架还在等待弹射。

▼下图为牵引滑翔机的英军C-47运输机开始升空,如果采用弹射去弹射起飞,这些飞机时做不到牵引滑翔机起飞的,因为滑翔机也需要才滑跑中获得升力。

综上所述我们可以得出这样的结论:陆地不能铺设弹射器弹射起飞战机,这里所说的“不能”并不是技术上的不能,而是战术上没有需求的不能。对于路基战机而言,在跑道上铺设弹射器实施弹射起飞是一件画蛇添足和事倍功半的蠢事,对于空军作战部队而言没有一丝价值可言。如果要达到降低滑跑距离、缩短跑道长度的效果,那么机场不但需要在跑道上铺设弹射器,而且还需要加装阻拦降落系统,原本能同时放飞一个团24架战机的机场就变成一个波次只能放飞8架舰载机的航母了。最关键的是铺设弹射器以后的缩短版跑道可以弹射升空诸如C-130“大力士”这样的中型运输机,却不具备将其回收的功能,那么是不是说驾驶运输机的飞行员在完成任务以后需要弃机跳伞呢?很显然,不论跑道上铺设的弹射器类型是传统的蒸汽弹射器还是先进的电磁弹射器都没有任何意义,同时还会制约战机战斗力的发挥,成为累赘了,所以没有任何一个国家的路基空军会在跑道上铺设弹射器;换言之,如果航母能造得足够大的话,连海军都不会在航母上在使用弹射方式放飞舰载机和使用阻拦系统拉停着舰降落的飞机,弹射器和阻拦系统将会被淘汰,没有人喜欢这些玩意。

▼下图为网友YY出来的未来100万吨级巨无霸航母,它的跑道长度甚至能满足大型运输机起降,因此不再需要弹射器和阻拦系统,只有这样的航母才能拥有与陆地机场那样的战机出勤效率。

为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

陆基跑道可以根据飞行器的性能需要多大造多大,没有必要在陆地上建造电磁弹射跑道!一是电磁弹射跑道造价昂贵,二是技术设备复杂,三是陆地上造电磁弹射跑道就是资源浪费!

为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

不管是早期的蒸汽弹射器还是最新的电磁弹射器,使用国都在陆地上建有弹射器测试场。 随着21世纪的到来,蒸汽弹射器已经落后了。庞大的系统需要大量的人力来操作和维护,它们已经达到了极限,尤其是当飞机继续增加重量的时候。电磁弹射器将需要更少的人力来操作和提高可靠性,电磁弹射通过对机身更温和来延长飞机的使用寿命。

发射一架飞机所需的蒸汽量取决于飞机的重量,一旦发射开始,就无法进行调整:如果使用太多的蒸汽,连接在弹射装置上的前轮起落架可能会从飞机上脱落。如果使用的蒸汽太少,飞机将达不到起飞速度,并会掉入水中。另一方面,用于电磁弹射的发射控制系统将知道飞机在发射过程中的任何时刻应该具有什么速度,并且可以在该过程中进行调整,以确保飞机将在期望起飞速度的4.8公里/小时以内。

电磁弹射器可以每45秒发射一次。每一次三秒钟的发射可以消耗高达1亿瓦的电能,大约相当于一个小镇在相同时间内消耗的电能。这需要一个发电厂,航母核反应堆正好能提供这样的电力。在为电磁弹射器开发的舰载发电机中,电能储存在转速为6400转/分的转子中。当发出发射命令时,发电机以2到3秒的脉冲输出能量,就像气球放出的空气爆发一样。随着电力的耗尽,发电机速度变慢,发电量稳步下降。但是在发射之间剩下的42秒钟里,转子旋转回到满负荷,准备释放另一股能量。

根据美国海军空战实验室的比例模型,设计者开发了构建电磁弹射器原型所需的电子硬件和软件,它可以在30米长的跑道上,在3/4秒内将自重测试物品加速到265公里/小时。

相对于陆地机场,航母空间狭小,舰载机多大80~100架,四个起飞跑道加上电磁弹射器,能最大程度提高起飞量和速度,这是最好也是最经济的办法,否则安装陆地机场的规格,航母甲板将要放大十几倍,航母排水量将达到一百多万吨,这是任何国家不能承受的。电磁弹射器可以用到陆地机场,但空军飞机设计和海军有很大区别,根本不能承受起飞的加速度,需要机身和起落架加固,这就增加了空军飞机的成本和限制了机动性能,得不偿失。电磁弹射器可以在空间狭小的岛屿机场有用武之地,舰载机能在这些机场起飞作战。

为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

弹射器…Aⅰrcraft.catapuIt是航空母舰在有限的甲板空间内、為满足固定翼舰载机增大起飞速度、缩短滑跑距离而增设的辅助设备!

(直通甲板航母/需要配套弹射装置、满足固定翼飞机起飞)(滑跃式甲板航母)二战时期航母弹射器多采用液压式弹射器。

50年代喷气式舰载机上舰、飞机吨位增加、速度快、为解决喷气式舰载机在航母的起飞需要、蒸汽式弹射器出现、极大的改善了航母舰载机的起飞。21世纪“直线电机”弹射器以及“电磁弹射器”出现、其目的仍然是解决航母舰载机的起飞需要。

任何一类型弹射器、设计生产、安装、使用技术复杂、是充分从航母的吨位、甲板长短、舰载机的起飞需要而“量身打造”。

航母弹射器对使用的舰载机也是有重量需要。(美国海军“福特”级航母电磁弹射装置、技术复杂、性能先进、造价不菲是世界上唯一一个采用这套设备的国家)陆地大型机场、地域了辽扩、跑道长度、宽度完全可以保障各类型飞机的起飞降落的需要。(夜航机场跑道)综上所述、陆地机场不同级别的机场跑道可以满足不同类型的飞机起飞降落需要、弄一套技术要求高、复杂的弹射器系统、多此一举!

航母舰载机陆地培养基地机场除外。

为何不能在陆地铺设电磁弹射跑道,弹射起飞战斗机?

历史小挖客说:是个好问题!小挖客亲手做过无人机用的弹射器,深有体会!题主的意思应该是机场是战时重点打击目标,如果采用航母上的弹射器,让飞机能短距起飞,战时应急能力大大提高!陆地机场还真有装弹射器的,如下图,但主要是为了测试海军舰载机,不是给普通空军飞机用的,陆地机场大量采用弹射器得不偿失。慢慢道来。

首先,飞机不允许

空军现有的飞机,都没有考虑弹射起飞。只说一点最容易理解的:弹射起飞要在短短100来米把飞机加速到起飞速度,飞机要承受很大的力,而且这个力要由起落架传到飞机的主结构,所以飞机结构尤其是起落架部分要大大加强。但这样一来要增加不少重量。以能弹射起飞的F-18“大黄蜂”为例,曾经有一款F-18L陆基型,如下图注意前轮是单轮,准备用于外销,比能弹射的F-18C型(空重10吨)轻了足足2吨(当然这2吨不仅仅是为了弹射)!性能也有大幅提高,后来卖不过F-16才没有继续发展。

所以,以美军例,空军的F-15、F-16要能弹射,必须大改!这也还罢了,空军那些大飞机怎么办?E-3预警机、加油机、C-17运输机、B-52轰炸机……也弹射吗?这可就不是增重那么简单的了!当然,题主提到只是战斗机,说明是经过思考的。

其次,弹射器有自己的不足

空军战斗机型号这么多,用多大的弹射器呢?小挖客拿无人机做个例子,弹7公斤无人机的弹射器和弹15公斤无人机的弹射器,长度、重量就差了好几倍!美国空军F-16空重只有10吨,但重型的F-15E有30吨以上,安装多大的弹射器合适?如下图美军的电磁弹射器,看这个头!也只能弹几十吨重的飞机呢。当然,题主说只是战斗机,可以照搬航母上的弹射器,但第二个问题又来了,出动率受严重影响!

弹射器需要能量,也就是说弹一架飞机出去,弹射器要蓄能,如果用蒸汽弹射器,要有产生蒸汽锅炉,弹一架压力下降以后,要等压力再上来才能再弹第二架。以美国核动力航空母舰为例,连续弹射10来架飞机,锅炉的压力下降严重,要等上一阵子才能继续弹!电磁弹射器好一些,可同样要依赖超级电容等蓄能,算下来体积也不小,复杂程度也不低。而普通跑道机场,紧急时可以以极高的出动率紧挨着起飞一大堆飞机。如下图。

还有,安装电磁弹射器,机场上会多出一大堆东西:发动机(提供能量)、发电机、超级电容器组(蓄能),还要有指挥控制起飞的设备和人员,机场造价高也就罢了,战时多了很多软肋给人打呀。而且,即使没有弹射器,当今很多战斗机的短距起飞能力都已经很强,以美国为例,主力战斗机最短起飞距离都在500米以内,加装弹射器也只能缩到200米左右,得不偿失。

实现短距起飞有其它更好的办法

说题主的问题很好,是因为不依赖长跑道,让普通飞机短距起飞一直是空军心中的念想。他们考虑过比弹射起飞更好的办法——加装火箭助推器。

火箭助推器不用大改飞机,更不用在机场上装额外的设备,大小飞机都能装!飞机轻一点就少装几个,重一些就多装几个,直接增加飞机的起飞推力,起飞了就抛掉。所以各国从小到大,很多飞机都试验了加装助推器的可能,如下图。

不过,火箭助推器是一次性消耗器,抛下来就摔得差不多烂了,价格不便宜。而且飞机安装助推器的位置结构仍然需要加强,而且推力很大,安装多个的话,一侧的助推器熄火会在飞机起飞助跑时造成严重偏航,这非常危险!现在全面战争的风险并不大,用助推器的需求并不迫切,要知道50年代铁幕刚刚拉开的时候,美苏可是把几乎所有的飞机都装上助推器试过呢,看下图,连水上飞机都没放过啊!最后,火箭助推器不太环保,和平年代是个大麻烦!你看那浓烟!除非你用氢氧火箭,那个东西的安全性又不太好。不过火箭助推器作为不错的应急起飞手段,在一些军用机场里仍然有保留,并未完全退出舞台!

最后,光考虑起飞,降落怎么办?

弹射器也好,火箭助推器也好,只解决了普通飞机起飞的问题,降落怎么呢?这方面很多陆基军用机场倒是像航空母舰认真学习,配有拦阻索和拦阻网,很多陆基战斗机也配有尾钩,问题倒不算太大,但陆基飞机结构特点,会让拦阻降落对结构寿命影响严重,况且,拦阻索拦阻网也有回收重新准备的时间,影响单位时间能降落的飞机数量,因此只能是应个急而己。

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