关于舰载机弹射方式的探讨

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 05:41:54
本菜今天鼓起勇气斗胆发贴,还望各位大大门赏脸关注。
装备能起降重型舰载机及支援飞机的航母是我军迈向大洋的前提。航母的无可替代的功能主要是作为一个快速移动的机场,延展空军的打击能力并保障舰队的遂行打击能力。
从费效比看,采用弹射起飞方式作战的航母是我国海军的首选。弹射方式目前主要采取蒸气弹射,未来采取电磁弹射。电磁弹射正在研究中远水不解近渴,蒸气弹射装置复杂巨大几乎与中小航母无缘。本菜为此苦思冥想数月,先设计用4-6台太行做成助推模块,后经计算发现因推重比低的原因很难对重型舰载机做2G以上加速。后来从网上搜索到火箭助推的设想,经过计算做成助推模块从舰尾助飞加速性能完全符合要求。火箭技术是我国的强项,要是设想可行的话,火箭助推模块甚至可安装在小航母上弹射重型舰载机,航母的技术门槛将大幅降低。
这个简单的思路航母设计人员不可能想不到,到底什么原因让这个设想无从实现呢?本菜今天鼓起勇气斗胆发贴,还望各位大大门赏脸关注。
装备能起降重型舰载机及支援飞机的航母是我军迈向大洋的前提。航母的无可替代的功能主要是作为一个快速移动的机场,延展空军的打击能力并保障舰队的遂行打击能力。
从费效比看,采用弹射起飞方式作战的航母是我国海军的首选。弹射方式目前主要采取蒸气弹射,未来采取电磁弹射。电磁弹射正在研究中远水不解近渴,蒸气弹射装置复杂巨大几乎与中小航母无缘。本菜为此苦思冥想数月,先设计用4-6台太行做成助推模块,后经计算发现因推重比低的原因很难对重型舰载机做2G以上加速。后来从网上搜索到火箭助推的设想,经过计算做成助推模块从舰尾助飞加速性能完全符合要求。火箭技术是我国的强项,要是设想可行的话,火箭助推模块甚至可安装在小航母上弹射重型舰载机,航母的技术门槛将大幅降低。
这个简单的思路航母设计人员不可能想不到,到底什么原因让这个设想无从实现呢?
要带多少个火箭才够用啊。。。。
效费比太低,光平时训练就够海军喝一壶的
除非是把鸡鸡竖起来垂直发射,专设排烟道
不然会把甲板上的人烤熟的
……想法在理论上没有问题,而且国外也曾经使用过类似的措施,目前没有规模采用的原因就是效费比和安全性不好,而且对飞机的性能和平台的使用也有影响,除非没有其他的办法是没有人会再这样干了。
零长弹射,满塞!:D
是啊 确实简便  不过得使用多少助推器啊------!
关于飞机的起飞方式,在1991年9月号的航空知识上有介绍
原帖由 ahhstphlsp 于 2007-10-16 14:21 发表
本菜今天鼓起勇气斗胆发贴,还望各位大大门赏脸关注。
装备能起降重型舰载机及支援飞机的航母是我军迈向大洋的前提。航母的无可替代的功能主要是作为一个快速移动的机场,延展空军的打击能力并保障舰队的遂行打击能 ...



再次推荐发贴前搜索旧帖或google。 类似的帖子仅cd上就出现了不知道几回了。怎么说这个东西也是五六十年前的老东西了
4-6台太行做的助推模块????
不知道楼主有考虑过没有,弹射结束后弹射器会在接近瞬间停下来,这个冲击力.........:L
补习一下高中物理去吧……[:a1:]
我觉得航母的问题在于过短的跑道无法为战机提供足够的加速时间,如太大的加速度又是机体和人体所无法承收的。

我想能否设计一种地效飞行器作为航母的跑道,欲起飞的战机固定的飞行器上,飞行器在海面起飞达到战机起飞速度后,战机打开发动机脱离地效飞行器执行任务,飞行器返回航母接收下一批起飞战机。

面对美军遍布全球的军事基地和侦察手段,我们的航母要如何突围呢??:( :(
蒸汽弹射就是了,虽然复杂但是总比没的用好,希望天朝有这个本事折腾出来那套弹射器就好,这玩意儿香水国自己都不想搞。
原帖由 zzljb 于 2007-10-17 11:53 发表
我觉得航母的问题在于过短的跑道无法为战机提供足够的加速时间,如太大的加速度又是机体和人体所无法承收的。

我想能否设计一种地效飞行器作为航母的跑道,欲起飞的战机固定的飞行器上,飞行器在海面起飞达到战机 ...

大型地效飞行器正在研制,短期内很难达到实用化阶段。类似俄“里海怪物”的地效飞行器可搭载战机放飞但难点在于对海情的适应能力不理想。
非常期待地效飞行航母。
可重复使用火箭助推器设想(网上搜集资料为主)
助推器助推设想来源
对于舰载机起飞,中国的军迷还是很关心,许多人提出了自己的方案,其中,还有许多人提出了弹射与滑跃结合的想法。这个想法其实很朴实,即通过滑跃,降低飞机起飞速度,从而降低对弹射器的弹射力要求,进而降低对弹射器的研制技术难度。这个想法很好,但要将目前的蒸汽弹射与现有滑跃结合,可能并不现实。主要的原因是,由于滑跃起飞要求弧形甲板的长度不能太小,否则会在飞机离开甲板时,前起落架离开而主起落架还在甲板上时,造成飞机出现一个低头力矩,所以,弧形甲板还是比较长的,像俄罗斯的航母,弧形甲板距离达到了66米。这样,如果要将弹射与滑跃结合的话,弹射器必须能够在弧形段也能进行弹射,但弹射器本身有弧形段和直线段,这就造成活塞既要适应直线和弧形的两种要求,使得结合几乎成为不可能。当然通过一定的技术手段可以解决(如降低滑跃角度,延长弧形段距离,减小整个弹射器弧度),但这样一来,要解决的问题比直线弹射还要多,与原来初衷并不符合,其后果是还不如研究直线的弹射器更容易。
当然,弹射与滑跃结合,还是一个很有前途的想法,但要转换思路,即要获取滑跃的好处,同时还能够为飞机提供一个帮助起飞的力。适合这个想法的起飞方案中,最容易实现的就是火箭助推。如果火箭助推结合滑跃甲板,则能够大幅度减小对火箭助推力的要求,从而在一定程度上缓解火箭助推对航母甲板和后续起飞飞机的影响,在采取一定手段后,使得火箭助推能够在航母上投入实用。基于这个思路,鄙人提出了可重复使用煤油/液氧火箭助推器在滑跃甲板上助推飞机起飞的设想。
考虑到飞机在航空母舰上起飞滑跑距离只有区区100米左右,最多在4-5秒就完成了滑跑起飞动作,这是火箭发动机的工作特性。助推过程时间假设:假设飞机滑跑距离是100米左右,那么飞机在甲板上滑跑时间只有4-5秒,则火箭助推器助推一次的时间长度最长为10秒。
(1)发动机本身重量:火箭发动机的推重比通常都能达到40以上,我们按20来计算,则发动机重量为:20吨/20=1吨。
(2)燃料重量:煤油/液氧发动机的海平面比冲大约是300秒,则产生20吨推力时每秒消耗的燃料重量为:
20000/300=66.7公斤
10秒需要667公斤的燃料,煤油/液氧发动机的混合比是2.6即液氧重量和煤油重量是2.6:1,则煤油消耗量是667/(2.6+1)=185公斤,比喷气发动机多一些,但并不是多许多,考虑到火箭发动机的重量要小一些,那么总的推动效率要高,推动一架飞机最后的消耗量,可能还低于喷气发动机。至于液氧,可以从空气中制取,会消耗一些能量,但应该可以接受。
(3)火箭发动机燃料壳体和其它结构重量:在此只能给个估计值,由于火箭发动机的体积小,安装简单,没有进气道等复杂的结构,按1吨来计算。
则总的重量为1+0.667+1=2.67吨。
助推器单次助推和多次助推方式的探讨
对于助推器的而言,可以是充的燃料只够一次使用,助推完毕后要再次充燃料,我将其称为单次助推。如果冲一次燃料后,可以助推多次,我将其称为多次助推。下面在单次助推和多次助推之间进行比较。
对于多次助推,助推器助推完毕后,需要返回到弹射位置,这需要时间来完成;返回后,助推器要与飞机很好的结合,该结合除了在受力方面要结合外,还有电气方面的结合(即飞机上的推力控制系统,要能够控制助推器),这也要时间;另外,飞机与导轨的结合的时间;这些,都造成多次助推之间的时间,不会像想像那么短。加上如果发动机有故障,还会出现更多的辅助时间。所有这些因素,都会造成整个飞机的出动率的降低。使得难以满足实际战斗对飞机快速出动的要求。虽然有人提出了助推器沿着其它轨道返回的方法,但这会需要助推器的数量比较多,实际操作上,并不比单次助推方案更有效率。综合考虑,采用单次助推效果会更好一些,但需要考虑助推器减速和回收方面的问题。
对于从助推器减速角度来讲,短距离内减速的话(如在10米内将速度从50m/s减速到0,助推器承受的平均加速度是14g,而火箭发动机本身的推重比达到了60以上,如俄罗斯RD-180的推力有426吨,而自身重量是5.3吨。从这方面来看,几乎相当于超过了60g冲击。由于火箭助发动机结构本身简单。其次,火箭助推器如果采用单次助推方式,助推完毕后,燃料箱已经基本没有燃料,可以承受上述冲击。
火箭助推器在长期使用的经济性
就单纯寿命角度来讲,助推器每次助推只工作10秒钟,几百和上千次的工作寿命,并不能体现出更大的优势,原因在于,部分部件在短距离减速过程中,其寿命达不到几百小时。对于火箭发动机,如果按照俄罗斯目前的大型运载火箭的要求,即每次发射工作120秒,重复使用可以达到20次,则火箭发动机总的寿命能够达到2400秒,不足一个小时。但即使这样,一台助推器就可以弹射240次,如果按照单次弹射的方式来工作,即每架飞机都有一个助推器,则所有飞机都要起降240次后,助推器才会报废。如果能够通过牺牲性能来提高火箭发动机的寿命,如提高到1个小时,则可以助推达到360次,从实用角度来讲,已经能够满足实际要求。
火箭助推器回收问题的解决
对于回收问题,是与整个助推过程有关。对于火箭助推方案,其实现方法是:在航母甲板上开缝,开缝下面安装有导轨。飞机前起落架上有结构,能够深入开缝到导轨里,受导轨约束。助推器上也有结构,能够深入开缝到导轨里,受导轨约束,能够与飞机比较好的结合,为飞机提供助推力。在滑跃甲板的末端下面,设置有液压减速机构,助推器上深入到开缝的结构,在助推完毕后,与液压减速机构接触,实现减速。在减速器旁边,设置有升降机和机械臂,机械臂牵引弹射器到升降机上,升降机将助推器收回到航母。考虑到升降机本身表面最好是水平的,而弧形甲板是有一个上翘角度,所以应该给升降机加个盖子。该盖子在正常弹射时,盖主升降机,与弧形甲板表面贴合,飞机起落架可以通过盖子起飞。当助推器助推结束后,升降机盖子打开,液压减速器旁边的机械臂牵引助推器到升降机上,然后升降机下降,助推器被收回。升降机下降时,升降机盖子就可以盖住升降机开口,从而使得后续飞机可以快速起飞。
整个航母设置两个助推滑跃跑道,在两个跑道之间设置一个升降机,就可以实现支援两个跑道的助推器的回收。
前面提到,通过液压减速器实现减速,该液压减速器并不是常见的减速器,而是采用类似航母上拦阻索的液压系统那样的方法,来实现对助推器减速。考虑到助推器本身能够经受的冲击有限,建议减速距离为10米,可以将速度为50m/s的速度在10米范围内减速到0。这样的话,助推器承受的最大冲击,可以降低到30g以下,使得整个方案称为可能。
火箭助推器高温、高速气体冲击问题的解决
对于高温、高压气体冲击问题,主要造成的影响有两方面:对航母甲板的烧蚀问题和对后续待起飞飞机及周围其它物体的影响。
对于后续待起飞飞机的影响,由于助推产生的推力相当于增加了两台大推力的发动机,则相当于将飞机发动机喷出的高温、高速燃气的总量增加了一倍还多,所以,后续等待的飞机能否直接位于燃气遮挡板的后面都成为问题,靠近航母甲板上飞行指挥岛的跑道上的燃气,则会对飞行指挥岛产生冲击。如果还按照现在的折流板的方法来实现折流,可能并不能满足不影响后续等待飞机和跑道旁边设备的要求,所以,飞机的起飞,一定要有更好的折流和避免燃气影响的办法。目前的设想是,采用U形的折流板将燃气限制在期望的范围。具体实现方法是,多设置几个折流板,当折流板升起时,形成一个U形挡板墙,从而将燃气限制在期望的范围。但是,燃气还是会对后续待飞飞机造成影响,尤其是对后续飞机的发动机造成影响。这个可以通过主动提供空气的办法来解决。如:在折流板的下边布置有风扇系统,和空气通道,折流板升起时,风扇打开,将新鲜的空气从甲板下吹到甲板上,一方面通过空气隔离的方式稀释高温、高速气体,另一方面为后续飞机的发动机提供必要的还有充足氧气的空气,避免燃烧过的高温、高速气体被吸入后续飞机发动机后,造成发动机停车。
不过,这样一来,整个降低高温、高速气体冲击的措施就比较麻烦一些。需要设置多个折流板,还要在甲板下布置通风通道。但如果代价不大,应该还是可以考虑采用该办法的。
对于航母甲板造成烧蚀问题,主要出现在对折流板的烧蚀上。这可以通过采用多层结构来解决,如在甲板折流挡扳表面采用与火箭发动机同样耐烧蚀的材料,下面再采用其它钢材,然后是铜板、铜管和制冷水降低折流板的温度。
可重复使用煤油/液氧火箭助推器助推起飞方案的总体概括
我们以中型航母为例说明:设想的中型航母总共带40固定翼架飞机,甲板长度达到300米,前面是滑跃甲板,宽度达到70米左右。设置有两条起飞跑道,每条跑道长100米,助推距离85米,留下15米供给助推器减速和回收使用。跑道起飞点布置有升气时成U形结构的折流板,折流板下边布置有风扇系统,从而将高温、高速气体的冲击限制在一定范围,并隔离、稀释和减小对其它范围设备的冲击。根据需要,每架飞机各配一台助推器,则需要40台助推器,考虑到备份问题,增加5台作为备份,则总共配置有45台助推器。
通过两条跑道,同时每架飞机各配一台助推器的方法,期望能够达到每分钟可起飞一架飞机。每台助推器的寿命达到1个小时,则每个助推器可以助推360次。每个助推器助推5次后进行一次详细检测。每次助推,进行一次燃料加注。
通过助推,可以实现战斗/攻击机、预警机、反潜机的起飞,增加飞机起飞载荷,加大飞机有效战斗半径,加大航母威胁范围。
可重复使用火箭助推器与弹射和滑跃起飞的比较
助推起飞和弹射起飞相比,目前,对于我们最大的好处,就是绕过了弹射器研制的难关,研制的整体难度应该小于弹射器,所采用的技术大多数都是现成成熟的技术,需要新研制的技术很少。从另外一方面来说,即使我们已经研制出了弹射器,但助推起飞所具有的整体重量小、体积小、部署灵活特性,也具有现实意义,比如,在战时紧急将民用船只改装成航空母舰,助推起飞由于没有复杂的弹射器存在,助推器本身可以批量制造,使得民用船只改装成航母称为可能。
助推起飞与滑跃起飞相比,由于提供了额外的助推力,所以,飞机的起飞载荷可以提高,也能更好的为预警飞机、反潜机起飞提供方便,使得整个航母的威胁范围能够较大延伸。另外,采用助推起飞,相比滑跃起飞,额外带来的重量、体积和使用方面并没有多大,获得的好处,应该远远超过了其代价。
非常支持地效飞行器航母的研究。
这才是未来的王道
对于回收问题,是与整个助推过程有关。对于火箭助推方案,其实现方法是:在航母甲板上开缝,开缝下面安装有导轨。飞机前起落架上有结构,能够深入开缝到导轨里,受导轨约束。助推器上也有结构,能够深入开缝到导轨里,受导轨约束,能够与飞机比较好的结合,为飞机提供助推力。在滑跃甲板的末端下面,设置有液压减速机构,助推器上深入到开缝的结构,在助推完毕后,与液压减速机构接触,实现减速。在减速器旁边,设置有升降机和机械臂,机械臂牵引弹射器到升降机上,升降机将助推器收回到航母。考虑到升降机本身表面最好是水平的,而弧形甲板是有一个上翘角度,所以应该给升降机加个盖子。该盖子在正常弹射时,盖主升降机,与弧形甲板表面贴合,飞机起落架可以通过盖子起飞。当助推器助推结束后,升降机盖子打开,液压减速器旁边的机械臂牵引助推器到升降机上,然后升降机下降,助推器被收回。升降机下降时,升降机盖子就可以盖住升降机开口,从而使得后续飞机可以快速起飞。


有这功夫蒸汽弹射器早做出来了
原帖由 chmjiong 于 2007-10-17 16:57 发表
对于回收问题,是与整个助推过程有关。对于火箭助推方案,其实现方法是:在航母甲板上开缝,开缝下面安装有导轨。飞机前起落架上有结构,能够深入开缝到导轨里,受导轨约束。助推器上也有结构,能够深入开缝到导轨里 ...

真的很抱歉,没有细看这一段就转发了。实际解决办法很简单,准备2-3个助推模块,在甲板上安装一段百余米的滑轨。弹射助推约100米后火箭熄火利用20米左右刹车,然后助推模块横移通过平行辅助滑轨返回舰尾添加燃料、更换液氧瓶等待下一次作业,与此同时第二架飞机进入弹射准备,如此循环利用。由于从舰尾助推又是斜甲板同时航母又在快速移动,尾焰影响不至于那么恐怖。至于安全性,我相信我国的火箭控制技术。
另外有没有可能研制一款直径小于2米,推力60吨以上,推重比20的涡喷发动机(用汽油,不考虑耗油率,甚至通过舰上电力驱动压气机),要是能研制出来做成助推器岂不更爽。
这个怎么样?地效航亩设想图.jpg
火箭助推的问题有:
1、火箭助推器的成本问题,一次性使用的助推器显然不能被接受,那么这就要考虑回收重复使用的问题,但是可以重复使用的大推力火箭发动机什么代价??
2、助推器燃料的储存问题,高度危险的液氧煤油在航母上如何储存??另外再建一个高度防护的燃料库??
3、弹射过程中的出现意外怎么办??
考虑到火箭助推器液氧的储存难题,在新的高效的氧化剂未出现之前我决定放弃火箭助推器的构想,继续YY涡扇助推器。刚才在网上搜到洪超飞关于“雷霆弹射”的方案(附图),觉的有一点应该更改,即不采用上翘甲板跃飞方式,完全靠助推起飞。但经过仔细计算之后发现做成助推器后推重比很难超过2,因此助飞行程要长一点(200米左右)。以助飞一架全载苏33计算,使用4台涡扇10组成助推器,包括苏33两台发动机在内全加力推力约75吨,助推器加苏33共40吨,约可产生加速度1.8G,加速4秒后助推器收油门减速继续助推50米左右停车并返回助推起点开始下一回合。
如果我国开展助推专用涡扇研发,争取造出媲美“飞马”的推重比15以上的涡扇发动机,则助推加速度可达2.5G以上,助推总行程控制在150米左右。如果设想能成功,意义非同一般。小吨位的航母可装备重型舰载机和支援飞机,降低航母装备成本,而且其综合使用成本比较低。