[發(fā)明專利]一種帶式艦載機助推器系統(tǒng)及分散蓄能集中隨機助推做功方法

有效

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• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103332297A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜明;邱玉成;霍剛;姜鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南環(huán)太機電技術(shù)有限公司
• 主分類號: B64F1/04
• 分類號: B64F1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軍事裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種帶式艦載機助推器系統(tǒng)及分散蓄能集中隨機助推做功方法。

背景技術(shù)

目前，航空母艦上的使用的艦載機彈射器主要有兩種，一種是以美軍航母上使用的蒸汽彈射器，該助推器使用蒸汽作動力通過開口汽缸中活塞帶動牽引鉤拉動飛機加速起飛。蒸汽彈射器設(shè)備體積龐大，占有較大空間，制作工藝復(fù)雜，還要消耗大量的淡水，由于美國的蒸汽彈射器采用的是開縫氣缸，因而蒸汽泄漏量大，能耗大，氣缸密封件使用壽命短，維修成本高，在嚴(yán)寒地區(qū)或冬季，泄漏的蒸汽會在甲板上結(jié)冰，嚴(yán)重影響艦載機的起飛或降落，這也是美國航母在冬季活動范圍減小，或根本不敢到北極范圍活動的根本原因。由于技術(shù)對外保密，所以目前只有美軍在11艘航母上配備蒸汽彈射器。

蒸汽彈射器存在的缺點如下：

1）重量大、體積大，一臺蒸汽動力助推器總重量近1000噸，按功能可以分成:1.起飛系統(tǒng)?2.蒸汽系統(tǒng)?3.歸位系統(tǒng)?4.液壓系統(tǒng)?5.預(yù)力系統(tǒng)?6.潤滑系統(tǒng)?7.控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)又可以分解為更多的小系統(tǒng)；飛行甲板上為安放汽缸留出的凹槽截面積大致是1.6?*?1.8?=?2.88平方米,再考慮助推器將近100米得長度，則這部分的體積接進300立方米。兩個罐子的體積也在200立方米以上,再加上輸汽管道等裝置占據(jù)的地方,總體積就到了600立方米了，4套助推器的總體積是2400立方米，至于重量，一套助推器至少有1000噸，4套就有4000噸；

2）對材料、工藝要求很高。現(xiàn)在除美國外，包括英法等海軍大國都不能制造，要向美國購買；

3）效率低，耗費大。一次助推要消耗800—1000公斤淡水。產(chǎn)生這些蒸汽先要將海水淡化，再將淡化的水在鍋爐里加熱成高溫高壓蒸汽。而將這些蒸汽轉(zhuǎn)化成助推動力只有4?%到6?%！如果以最小間隔進行助推，需要消耗航母鍋爐20%的蒸汽；

4）系統(tǒng)復(fù)雜，操作人員眾多，一部助推器需要操作人員和維新人員約120人。部助推器需要的操作和維修人員多達500多，占全艦編制的10%左右，維修量大，每彈射400到500架次就需要由隨艦人員進行1-2天的檢修；

5）是彈射功率大，?彈射器對彈射艦載機的要求是要求在很短的時間內(nèi)，消耗巨大的功率，以暴發(fā)式的把35-60噸重的艦載機在90-100米的距離內(nèi)彈射到起飛速度。現(xiàn)在最大的蒸汽彈射器的功率是4.75-6.3333萬千瓦！而做功時間只有.2.6秒鐘！美國最大的核動力航空母艦的核反應(yīng)堆總功率是28萬馬力，折合約20萬千瓦！而一部蒸汽彈射器的功率就要6萬4千多瓦！如果不是靠2個100立方米的大型儲氣罐幫忙蓄能，這20萬千瓦的核反應(yīng)堆無論如何也供不起第四部助推器；

6）成本高，生產(chǎn)技術(shù)高度保密，已知現(xiàn)役的美國一臺蒸汽彈射器至少售價8000萬美元，目前只有美國掌握生產(chǎn)技術(shù)，銷售使用范圍只是美國及其盟國。

第二種是電磁式彈射器，鑒于蒸汽彈射器存在的種種缺陷，美國海軍耗時28年，耗資32億美元，研制成功了電磁式彈射器，雖然已在陸地試驗成功，但是由于體積龐大，耗電巨大、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，穩(wěn)定性十分不可靠，而且無法適應(yīng)海上的潮濕和鹽霧的惡劣環(huán)境，所以到現(xiàn)在也還處于研究階段，美軍至今也不敢正式裝備航母。

綜上所述，沒有艦載機彈射器，不管航母大小，都不能形成戰(zhàn)斗力，蒸汽彈射器的原理就是一個大而長的蒸汽機！蒸汽機的特點是長時間的工作，而不是暴發(fā)式的工作，所以，他先天的不適應(yīng)助推器的工作方式。電磁式彈射器的原理就是一個直線電動機。他的工作特點和蒸汽機一樣，只適應(yīng)于長時間的工作，而不能暴發(fā)式的工作。?????不管蒸汽彈射器還是電磁式彈射器，瞬間釋放巨大的能量都是通過蓄能來來實現(xiàn)，功率消耗都是6.4萬千瓦，蒸汽彈射器是通過2個100立方米的蒸汽儲罐來蓄能，通過開口汽缸將高壓蒸汽轉(zhuǎn)換成機械動能；而電磁式彈射器是通過強制蓄能電站的方式實現(xiàn)，所謂強制蓄能電站，就是將傳統(tǒng)電站的電能分別驅(qū)動8個8000千瓦兩用電機轉(zhuǎn)動進行蓄能，當(dāng)電磁式彈射器需要大電流做功時，8個電動機立即轉(zhuǎn)換成8臺發(fā)電機，將旋轉(zhuǎn)勢能轉(zhuǎn)換成電能，將電能集中在電磁彈射器的直線電機中轉(zhuǎn)換成磁能，通過磁能驅(qū)動動子高速移動轉(zhuǎn)換成動能，能量在多次轉(zhuǎn)換過程中要消耗30-50%，由于蒸汽彈射器和電磁式彈射器是通過蒸汽壓力時能和磁場勢能進行瞬間做功，需要初始能量大，所以能量浪費巨大，據(jù)有關(guān)資料報道，實際用于艦載機上的能量不足10%，是最不經(jīng)濟的兩種彈射模式。如圖6的起飛曲線所示，艦載機在起飛初始就接受巨大的牽引力，所以速度快，隨著能量的消耗，勢能的減小，速度逐漸下降，曲線下方的陰影表示能耗；