講武談兵｜蒸汽彈射遇“突然的幸福”，美新航母將“開倒車”？

據參考消息網10月29日報道，美國總統特朗普28日在日本中部橫須賀海軍基地的“喬治·華盛頓”號航空母艦上向數千名美軍官兵發表講話時，吐槽美航母電磁彈射又貴又難用，并稱將叫停所有電磁彈射項目，重回蒸汽時代。

據報道，特朗普稱將簽署一項行政命令，要求在“福特”級尚未開工的后續航母上換回原先的蒸汽彈射器。

“福特”號航母的電磁彈射器可靠性遲遲未達到美國海軍的要求。

航母彈射器的那些事兒

從歷史發展來看，艦用飛機彈射器的誕生事實上要早于航母。在航母問世之前，彈射器就隨著水上飛機裝備到早期戰列艦以及重型巡洋艦上，這些戰艦就利用各種彈射器實現水上飛機的短距起飛升空。這一時期所使用的彈射器類型可謂是五花八門，包括落重式、飛輪式、火箭助推式、液壓式和氣壓式等多種類型。后來隨著航母的出現，這些彈射器也開始移植到這一新生的艦種上。

在早期服役的航母上，如戰斗機等起飛全重較小的機型完全可以憑借自身的動力，從平甲板上起飛。如果是某些起飛全重較大的機型，比如掛載航空魚雷的魚雷轟炸機，則必須依靠彈射器的助力，才能夠從較短的甲板上起飛。所以，當時各國海軍裝備的不少早期航母，比如美國海軍“蘭利”號、英國皇家海軍“凱旋”號和“勇氣”號航母等都裝備了壓縮空氣氣壓彈射器。此外，美國海軍“薩拉托加”和“列克星敦”號則裝備了比壓縮空氣氣壓彈射器更復雜的飛輪式彈射器，“企業”號、“約克城”和“黃蜂”號航母則裝備液壓式彈射器。

不過，這些彈射器都有著各種各樣的不足和缺陷，最大的問題就在于彈射能力不足。比如“企業”號裝備的液壓式彈射器最大輸出功率只有5兆瓦，彈射二戰時期的各類螺旋槳艦載機還是沒有問題的。但是，到了二戰結束后的冷戰時期，隨著美國海軍航母艦載作戰飛機開始進入到噴氣時代，其起飛全重越來越大、起飛速度越來越快，進而所需的彈射器牽引功率也要求越來越高，而液壓式彈射器已經完全不能勝任。在這種情況下，蒸汽彈射器便應運而生。

巡洋艦上搭載的水上飛機，采用彈射起飛方式。

上世紀四五十年代，英國皇家海軍相繼研發成功了蒸汽彈射器、光學助降系統以及斜角甲板，這些被稱為奠定現代航母發展的三大發明。當然，隨著戰后英國皇家海軍的不斷衰落，這三大發明在美國海軍中才真正發揮出應有的作用，其中，蒸汽彈射器堪稱是革命性的發明。

之前各國采用的各類彈射器都依賴其自身的動力來源，導致輸出功率小，操作復雜。而蒸汽彈射器直接從航母自身所裝備的蒸汽輪機通過管路引來高溫高壓水蒸氣，將其儲存在氣罐內。使用時，開啟氣罐連接開槽式氣缸的管路閥門，高溫高壓水蒸氣進入氣缸，推動活塞向前加速直線運動。而活塞上方連接有牽引器，牽引器在直線的彈射槽內運動，通過牽引鋼纜（早期）或者直接拉動艦載機的前起落架，賦予飛機一個非常大的拉力以及加速度，使其在最短100多米的滑跑距離內就可以達到起飛速度。

國內軍事愛好者們對于美國海軍航母進行彈射起飛作業時那白色水蒸氣彌漫、仿佛如在云中夢幻般的場景應該很熟悉，美國著名征兵電影《壯志凌云》的片頭就給筆者留下了很深的印象，再配上那段經典的BGM，成了多少軍迷朋友兒時向往的夢。特朗普在“華盛頓”號航母上的演講也提到了這一點，他表示非常喜歡蒸汽彈射時甲板上的“美麗景象”。

不過，隨著時代的發展和技術的進步，航母彈射器終究還是從充滿“朋克”風格的蒸汽時代進入到了電氣化的電磁時代。

彈射起飛作業時白色水蒸氣彌漫的場景是“尼米茲”級航母上常見的畫面。

電磁彈射器VS蒸汽彈射器

雖然如今我們都看到了電磁彈射器正在取代蒸汽彈射器的趨勢，但事實上更鮮為人知的是，電磁彈射器的誕生卻早于蒸汽彈射器。早在1945年，美國的西屋公司就試制出一款電磁彈射器的原理樣機。在陸上測試中，這臺電磁彈射器可以在160米的彈射距離內，將一架5噸重的飛機從靜止加速到185公里/小時，所需時間僅為4.2秒。不過，受限于當時的技術水平，西屋公司的電磁彈射器也僅止步于原理樣機階段。美國當時還嘗試研發超大型飛輪儲能彈射器，最終也放棄了。

在英國皇家海軍于1950年首先在“英仙座”號航母上加裝試驗型的蒸汽彈射器，取得測試成功后，美國海軍便通過與英方合作，迅速掌握了蒸汽彈射器技術。此后，美國從20世紀50年代至90年代相繼研制成功了C-7、C-11/ C-11-1、C-13、C-13-1、C-13-2等一系列蒸汽彈射器。其中，C-13型蒸汽彈射器還專門發展了一款縮短版本，即C-13-3，出口給法國海軍，裝備于“戴高樂”號核動力航母。

20世紀90年代，隨著相關技術的逐步成熟，美國海軍再度提出研發電磁彈射器。因為與蒸汽彈射器相比，電磁彈射器確實在很多方面有更多優勢。首先，電磁彈射器輸出功率更大?！案Ｌ亍碧柡侥秆b備的EMALS電磁彈射器最大彈射能量可達122兆焦，而“里根”號航母裝備的C-13-2型蒸汽彈射器只有95兆焦。所以，“福特”號航母最大可以彈射起飛重量達45噸的重型艦載機，而“尼米茲”級航母的彈射上限就為35噸。

此外，電磁彈射器彈射重量的范圍更大，達到了0.2噸～45噸，這使得其能夠彈射幾乎所有級別的大中型無人機，為無人艦載機的上艦提供了可能性，而C-13-2型蒸汽彈射器的彈射范圍僅為20～35噸。所以，之前美國海軍測試很長時間的X-47B艦載隱身無人機之所以最終放棄，很大程度上就因為該機的最大起飛重量幾乎卡在了C-13-2型蒸汽彈射器的彈射下限。如果換成裝備EMALS電磁彈射器的“福特”號航母，則完全不存在這個問題。

電磁彈射器的其他優點還包括：彈射更平穩、加速度變化更小、可靠性更高、所需人員更少、體積和重量更小、適裝性更好、運行和維護成本更低等等。此外，還有兩個外界很少關注的點：一是節省淡水。航母儲存的淡水是有限的，主要通過港口、補給船補給或者艦上海水淡化，而蒸汽彈射器每次彈射都要消耗超過600公斤的淡水，如果頻繁彈射起飛，則每天的消耗淡水量可能要達到十余噸。換裝電磁彈射器后，這些寶貴的淡水就可以節省下來，更有利于長期作戰。另一個就是電磁彈射器每次彈射完畢后，通過電流反向，牽引器可以迅速減速并自動返回彈射起點，而不是像蒸汽彈射器那樣撞擊軌道終端，再由人力拉回，大大提高了彈射效率、減少設備損耗。

當然，任何事物都有正反兩面，電磁彈射器也不例外。由于是一項全新且更加復雜的技術裝備，電磁彈射器在設計上以及安裝、使用都帶來了很多挑戰。比如，電磁彈射器需要從母艦輸入巨大的電能并進行儲備，在彈射的最短時間內釋放，這對于儲能技術以及大功率電力調節技術都提出了非常高的要求。

此外，不同類型的電磁彈射器也有其固有的缺陷。比如，永磁同步型彈射器存在成本高、裝配困難、磁場屏蔽難等缺陷，而直線感應型彈射器存在初級電流大、功率因數低等不足。而且，從造價來看，電磁彈射器也要遠高于蒸汽彈射器。這也是美國總統特朗普抱怨4臺電磁彈射器總價高達9.93億美元的原因之一，而同樣4臺C-13-2型蒸汽彈射器的總價只要約6000萬美元。

蒸汽彈射是否真的能重回美國新一代航母有待進一步觀察。

美航母換蒸汽彈射的可能性有多大？

按照目前美國總統特朗普的說法，準備在后續的“福特”級航母上用蒸汽彈射器代替電磁彈射器。但是，從當前的情況來看，這一想法恐怕難以實現。

首先，“福特”級航母的4號艦CVN-81“多里斯·米勒”號已經于2021年開工，如果現在更改設計，則工期顯然要大幅拖延。所以，即便是美國總統特朗普馬上簽署命令并下達執行，也只能在“福特”級航母之后的5號艦CVN-82“比爾·克林頓”號以及6號艦CVN-83“喬治·W·布什”號上才能更改彈射器?？紤]到特朗普此次四年任期后也許無法再連任，也許他下臺后這一命令就會被繼任總統否決。

再者，C-13-2型蒸汽彈射器早已經隨著最后一艘“尼米茲”級航母下水而停產，目前紐波特紐斯船廠僅有大修能力，基本上沒有重新生產的能力。即便美國總統特朗普有意重新生產C-13-2型蒸汽彈射器，不僅重建生產線成本高昂，也會因為相關技術的多年荒廢而無人敢接手。因此，無論目前“福特”級航母的EMALS電磁彈射器存在哪些問題，美國海軍大概率只能硬著頭皮走下去了。