重型飞机从航空母舰上起飞,借助蒸汽弹射器的原理实现。飞机起飞前,尾部通过位持器钢圈固定,前轮附近的牵引杆置于滑梭内,滑梭通过挂钩连接飞机。蒸汽弹射器内部的活塞与滑梭相连。蒸汽从母舰锅炉输出,增压后驱动滑梭。飞机在发动状态下,受到位持器的约束。当蒸汽弹射器启动,飞机引擎与蒸汽压力共同作用,使飞机前冲,在45米内加速至时速250千米,脱离滑梭。
蒸汽弹射器主要由三部分构成:弹射器做动系统、弹射器附属系统和弹射器控制系统与导流板。
海水淡化设备及贮水池用于提供淡水,以满足生活与机器用水需求。有了海水淡化装置,航母远洋作战能力显著增强。弹射器运行中,每架飞机起飞消耗约1吨淡水,因此淡水供给至关重要。
高压水泵、锅炉与加热装置构成弹射器附属系统,其中高压水泵用于将淡水从贮水池抽入锅炉,抵消蒸汽释放过程中的淡水消耗。锅炉作为蒸汽的生成设备,航母采用的锅炉技术与民用类似,但尺寸更大、耐压性能更高、安全标准更严。早期的弹射器控制系统与导流板确保蒸汽弹射器的高效运行。
开口活塞筒体、活塞、引出牵引部分与U型密封条是弹射器的关键部件。早期采用闭口活塞,需使用长传动杆连接蒸汽能量与飞机,存在下垂与损坏风险。后来采用拉力起飞方式,并引入开口活塞筒,通过活塞环直接传递能量,降低了重量与阻力,提高了效率。
导气管、模度气动阀门、排气阀与安全阀用于蒸汽的传输与控制。测距仪、压力传感器与智能控制处理器确保弹射器精确运行,而燃气导流板则保护甲板人员与设备免受高温燃气流的影响。
弹射器工作流程包括弹射飞机与弹射器返回两个阶段,分别通过气动模度阀门与排气阀控制蒸汽的输入与排出。弹射方式分为拖索式与前轮牵引式,拖索式需要较多甲板人员操作,而前轮牵引式则简化了操作过程,提高了效率。
蒸汽弹射器存在维护成本大、使用成本高与淡水消耗量大的问题,美军对此表示不满,促使了电磁弹射器的研发。然而,电磁弹射器仍处于研制阶段,短期内难以在美军现役中投入使用。
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