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又被汙蔑抄襲! 003電磁彈射高畫質照公開: 美民眾質問為何福特號不行?

2024-09-14軍事

9月11日以來,003福建艦的重磅訊息一個接一個,以高畫質影片的方式公布了彈射控制室與操作人員以及甲板上的彈射器,然後是彈射器操作步驟以及彈射控制,最後是來一個20分鐘的標題為【淬火】的長影片,從福建艦海試到訓練,再到彈射等全方位高畫質影片展示!

福建艦電磁彈射高畫質影片的公開引發了外媒的激烈討論,國外社交媒體上有外國網友表示,PLA越來越自信,電磁彈射這種高端裝備也不藏著掖著了,直接高畫質影片向全世界公開!也有不懷好意的美國網友汙蔑稱中國不過是抄了福特號的電磁彈射器,但卻被另一位美國民眾狠狠的回懟了,為什麽福特號自己的電彈還不行,反倒是抄襲的行了?

福建艦的電磁彈射控制站:按鈕上都隱藏了什麽秘密?

福建艦上安裝了電磁彈射器這已經是個全世界都知道的「秘密」了,從在江南造船廠幹船塢上分段安裝時的巨型V字槽,舾裝碼頭上的三排鐵皮房,再到船塢中彈射小車時意外被路過民航飛機乘客拍下的彈射影片,網友們最盼望的就是親眼目睹下福建艦電磁彈射的過程,見證一下中國海軍裏程碑式的突破,直接跨越蒸汽彈射進入電磁彈射的行列!

要是說9月11日釋出的【淬火】「預告片」中還有點遮遮掩掩的話,那麽9月13日釋出的完整版【淬火】已經徹底放飛自我了,彈射控制站中特寫「彈射」的操作的這段影片中可是暴露了大量的資訊,這也是國外社交媒體上驚呼中國公開高畫質電磁彈射控制站操作的原因。

整合式彈射控制站 / Integrated Catapult Control Station / ICCS,也被稱為「泡泡 / Bubble」,位於飛行甲板彈射起飛處,其功能是根據風速、航速、飛機起飛重量等資訊確認「彈射力度」,並確認彈射前甲板清空情況,以便使得飛機能夠安全彈射升空,甲板人員能夠安全繼續工作的一個非常重要的控制站。

一般而言,彈射控制站有兩個,分別是一二號彈射器的控制站,位於航母前甲板兩條彈射器的中間部位,三四號彈射器的控制站在左舷外側,美軍的尼米茲級的一二號彈射控制站是氣泡式,突出於甲板,也是可隱藏式,三四號彈射器控制站位於舷側不影響,一般為固定式。

福建艦的1-2號彈射器控制站就位於兩條彈射器中間,六角形狀,各位可以放大了仔細看下,三號彈射器的控制站在舷側,福建艦只有3條彈射器,沒有第四條。從福建艦上公布的控制台來看,彈射控制台上有多個按鈕,但唯一能看清的是「進入彈射」以及隨後的「彈射」操作兩個按鈕,那麽問題來了,其他按鈕都是什麽用處呢?

看不清標記當然無法分析其功能了,不過根據美軍早期航母在彈射控制站操作平台的按鈕與功能定義應該也能猜個八九不離十,種花家找到了美軍早期彈射控制台的一些參數:

上圖是操作控制台,這個並不涉及具體操作的意義,下圖才是功能區按鈕:

這張圖是左側功能是:蒸汽壓力(蒸彈),有滿足於不滿足條件,還有一個是彈射噸位選擇,有低中高三個,中間旋鈕組合不明確是什麽意思,底部CSV匹配與CSV M3功能不明確,另外還有全速與低速測試兩個功能。右側是彈射暫停、抓住起落架、準備好、軍用力度?戰鬥力度?準備、彈射等按鈕。

彈射時有幾個動作,首先要將發動機牽引至彈射機位,然後將一個彈射桿將起落架與彈射滾軸連線,然後再起落架後部有一個超過彈射拉力就會拉斷的彈射桿與後方「剎車」連線,之後就是升起擋焰板,進入彈射準備狀態,之後將會再次確認甲板清空狀態。

一旦確定任務執行,那麽戰鬥機發動機將會啟動並進入慢車狀態,可以戰鬥機內建啟動或者航母外接啟動,此時彈射器控制站會測定風速、航母 航速以及飛機起飛重量,會設定一個合適彈射力量,然後控制台通知飛行員將發動機節流閥推到加力狀態。

待發動機平穩執行十幾秒後飛行員通知控制站準備完畢,控制站確認後通知甲板引導官啟動彈射準備,準備完畢後守勢告知控制台可以彈射,彈射控制官按下彈射按鈕即可將飛機彈射出去,之後就是彈射滾軸在末端水壓下減速停止,然後復位到起飛位置,再進入下一個彈射環節。

這份在Navyaviation.Tpub上公布的檔顯示,在緊急狀態下,比如1-2號彈射器控制台在特殊情況(比如損毀)下可以將功能轉移至甲板邊緣的3-4號彈射控制站上。同時還有一個遙控站,可以讓彈射控制官在甲板上操作。

福建艦上的彈射操作鍵操作功能暫時還沒有公開,那個影片並不是沒拍清楚,而是做了虛化處理,這表示目前還不宜公開!不過都是彈射器基本功能都應該差不多,即使是一個蒸汽彈射,一個是電磁彈射,比如蒸汽彈射顯示蒸汽壓力,而電磁彈射則會顯示電池是否滿足彈射要求。

另一個是彈射噸位與力度選擇:蒸彈與電彈都可以調節彈射力度與彈射噸位,這點與很多網友理解的電彈可調蒸彈不可調有出入,畢竟蒸彈只要調節蒸汽壓力即可,也是非常方便的,但是為什麽還有人說蒸彈不可調節彈射力度呢?

其實是蒸彈很難調節彈射力度曲線,因為蒸汽彈射會隨著活塞行程的增加壓力快速降低,即使輸入高壓蒸汽也會隨著空間增加壓力降低,這點是沒有辦法的,所以蒸汽彈射時需要再蒸汽壓力最大時盡可能將飛機加速,以換來在後期蒸汽壓力降低後仍然能給予一些加速讓其達到起飛速度。

換來的結果就是初期加速過猛,飛行員在那一會幾乎就是恍惚狀態,根本無法控制飛機。而電磁彈射則不是,可以在初期輸入一個比較小的起飛彈射力矩,然後再100多米的跑道上持續加速,到末端達到起飛速度即可。

因此在電磁彈射器上也會有彈射力度與彈射噸位的選擇,同時還會有一個彈射曲線的調節,比如無人戰鬥機彈射曲線可以陡峭一些,載人戰鬥機平緩一些,預警機再緩一緩,如果是偵察打無人機,那就更緩一些,甚至是不能彈射的小型無人機透過「慢慢加速」的方式讓其獲得起飛速度,當然這個只是猜測,從理論上來看並不難實作。

最後是減速與復位,對於電磁彈射來看減速很簡單,只需要輸入一個與彈射方向相反的電場方向即可讓彈射滾軸減速復位,同時也可以快速復位!各位可以統計下上述功能要多少按鈕,再加上通訊以及移交控制權的按鈕,福建艦肯定會參考美軍航母設計的那樣將控制權透過主動或者被動的方式轉移到舷側控制站或者甲板控制遙控站等。

美媒汙蔑中國抄襲被民眾質問: 為何福特號不行?

福建艦空開彈射控制站確實讓中外社交媒體相當關註,軍迷紛紛留言想要了解福建艦到底有沒有彈射戰鬥機;不過國外社交媒體上國外網友關註焦點卻不一樣,除了有部份網友驚嘆於中國海軍科技發展的速度以及感嘆電磁彈射的先行程度外,有多位美國民眾都是質疑福建艦的電磁彈射到底能不能起飛戰鬥機,電彈的技術到底是從哪來的?

比如這位RichS @RichScotford的網友就表示,只有一群人跑來跑去,起飛的飛機又在哪裏呢?

這位b young @BRYOUNG33則表示,中國人無法自己設計東西:

這位Guillermo HHaha @h60688則認為,這是美國技術的復制貼上:

當然除了這些質疑貼以外也有非常肯定中國軍工技術嚴謹的貼文,同時還非常希望看到福建號彈射戰鬥機,比如如下這兩位:

而對於外媒質疑的偷竊技術一說,也有網友直接回懟了回去:

同時這位網友還將中美電磁彈射器之間的差別與孰優孰劣作了一番簡單的對比:

其實種花家要說的是,在【淬火】中公開的福建艦是在江南造船廠舾裝港池內彈射小車的場景,在後續公布的圖片中就有現場兩台小車的場景,當然是沒有飛機了,從時間上來看,9月13日只是福建艦剛好要準備彈射戰鬥機測試的時間段,後者可能已經彈射或者還未彈射,而節目制作有個時間差,目前公開的還是幾個月前的內容,各位這點要搞清楚。

中美之間的電磁彈射到底有多少區別?

簡單一點描述就是中國走了中壓直流路線,而美國走了中壓交流路線,聽起來只是交直流的差異,但真正的差距可就大了,可以肯定是彈射器一定使用了可調節的中頻電源,這個可能與直流無刷電機的調節有些類似,當然這兩者不一樣,種花家只是打個比方,因為用在電磁彈射器上的電磁發射方式叫做重接線圈發射技術,特別適合低速多載的電磁彈射,跟無刷電機結構並不相似。

中頻電源看似交流,但事實上是從交流轉換成直流然後再逆變成交流或者脈沖電源,如果是直流電源則少了一道轉換,如果是交流就多了一道整流,在小型電路中這個整流問題不大,但在極大功率的電路中問題有點大了。

另一個與電磁彈射有關的是短時間內釋放電能的儲能設施,直流可以用電池或者電容直接蓄能,交流蓄能比較麻煩,要麽交直流轉換成直流後透過電容電池蓄能,要麽透過盤形電機利用離心力蓄能,釋放時再發出交流電,目前福特號采用的就是盤形電機。

就蓄能來看盤形電機效率高,功率密度還大,唯一的問題是檢修需要停機,不像電池電容可以線上檢修甚至線上更換,有網友表示,這電機咋會有問題?還真有!福特號盤形電機當年測試時就發現漏油了!但這盤形電機在正常力矩剎車的情況下完全停止需要1個半小時,要是民用器材這也沒啥,但軍事用途就很耽誤事了。

接下來就是將交流電源轉換為中頻電源的供電系統了,按軍事裝備的要求來看,應該是多套儲能系統(必須要有1:1冗余),再加上多套電源轉換中頻電源系統,比如四台彈射器,怎麽也得1:1=4套+1~2套冗余,畢竟這是軍事裝備,器材可以壞,但備用器材頂上就有了維護維修時間,還不耽誤使用,這樣安排肯定是合理的!

那麽福特號的電彈是怎麽安排的呢?中頻電源供電系統福特號只安排了一套,原因是體積太大了!在研發時就發現電磁彈射器的總重量就達到了630噸,比尼米茲的蒸彈還重了100多噸,而且體積也比蒸彈的1133立方米大得多,這個就沒法安裝到福特號的船艙內了,怎麽辦?減重減體積,儲能的盤形電機4台少不了,那就只能減少中頻電源的供電系統了,將四套合並成了一套,盡管還是保留了部份冗余,四套彈射器之間做了相互隔離,但在某些飛易損性部件損壞時還是有可能全部癱瘓的!

如各位猜測的那樣,墨菲定律再一次展示了它的正確性,2020年6月份,四條電磁彈射器因為供電系統關鍵部件故障全部趴窩了,整整6天彈射器沒法用,這個要是在戰時,估計已經被擊沈100次了!

當然在2020年那次事故後美軍還是對其進行了部份升級,改善了這個問題,但系統設計的缺陷不是一改就能完全解決問題的,問題依然存在:

  • 2021年1月的一份DOT&E報告指出:「在3,975次彈射發射中有181次(目前181次彈射出一次故障)任務失敗間隔 (MCBOMF),這一可靠性遠低於4,166個MCBOMF的要求(4166次彈射出一次故障);
  • 2022年6月的一份GAO(美國國家審計)報告指出,「海軍還在繼續努力提高電磁發射系統和先進攔阻裝置的可靠性,以滿足快速部署飛機的要求。」該報告還指出,海軍預計電磁彈射系統和先進攔阻裝置要到「2030年代」才能達到可靠性目標;
  • 2023年8月份美國國會研究服務處釋出了一份報告稱,目前福特號的MCBOMF已經從2021年的272次上升到了614次,但是距離設計的4166次還非常遙遠。
  • 福特號電彈的另一個問題就是電磁攔阻,在同時期還進行了1,481次電磁阻攔著陸測試,平均故障周期為460次,比剛裝備那會41次提高了10倍,但遠低於設計要求的16,500次的要求。

    所以問題來了,003航母福建艦也是這麽衰的話還真有可能是抄襲的,但據在2017年陸上彈射測試時就公布的資料來看,福建艦的數據要比福特號要優秀得多,幾乎就零故障,所以這才有了回懟美國人汙蔑的依據,總不可能一個青銅被抄成了王者!這就是中國在工程技術的能力,美國人在這條路子早就在走下坡路,未來只會滑得越來越快!