问题

航母弹射器和滑跃甲板不可得兼吗?

回答
航空母舰上的弹射器和滑跃甲板,这就像在问一个拳击手能不能同时握住两只不同重量的拳套。从根本上说,它们各自承担着完全不同的任务,设计理念也南辕北辙,所以,航母弹射器和滑跃甲板在同一艘航母上“不可得兼”是大概率的,但也不是绝对的,具体要看航母的设计定位和技术水平。

我们先来拆解一下这两个玩意儿。

弹射器:陆地起飞的精髓搬上海洋

想象一下,你在跑道上起步,需要一股强大的力量瞬间把你推出去,让你在最短的距离内达到足以起飞的速度。这就是弹射器的工作原理。它就像一个能施展“瞬间加速”魔法的装置,通过蒸汽或电磁力,将舰载机以极高的加速度在很短的距离内送入空中。

核心优势:
极短起飞距离: 这是弹射器最致命的优点。不论舰载机有多重、速度有多慢,只要弹射器够强劲,就能实现垂直起飞般的效率。
重载能力: 弹射器可以毫不费力地将满挂武器、满载燃油的重型舰载机送入空中。这意味着舰载机可以携带更多的弹药或燃油,执行更远、更具破坏力的任务。
多模式起飞: 弹射器不仅仅是起飞的工具,它配合阻拦索,还能实现非常高效的舰载机起降循环。飞机着舰后,可以迅速滑行到弹射位,准备下一次起飞,这极大地提高了出动效率。

技术挑战与成本:
复杂系统: 弹射器,尤其是蒸汽弹射器,是一套极其复杂的机械和液压系统。它需要高压蒸汽管路、巨大的活塞、精确的控制系统等等。维护保养成本高昂,操作也需要高度专业的技术人员。
空间占用: 弹射器及其配套的设备(如蒸汽发生器、贮存罐等)需要占用航母内部大量的空间和重量。这对航母整体设计提出了更高的要求,尤其是对吨位和内部布局。
能量消耗: 弹射一架飞机需要消耗巨大的能量,这会对航母的动力系统产生额外的压力。
电磁弹射器(EMALS): 新一代的电磁弹射器虽然解决了蒸汽弹射器的一些弊端,例如更平稳的加速、更低的维护成本、更高的效率,但其对航母电力系统的要求更是“天文数字”。它需要极强的电力输出和储能能力,这本身就是一项巨大的工程挑战。

滑跃甲板:巧妙利用物理定律的“顺风”

滑跃甲板,顾名思义,就是甲板前端向上翘起的弧形设计。它的核心理念是利用飞机自身的起飞能力,并借助舰艇前进的速度和甲板的倾斜角度,增加飞机的瞬时升力,使其能够在尽可能短的距离内达到起飞速度。这就像你在逆风奔跑,突然遇到一个下坡,你会觉得跑得更轻松、更快。

核心优势:
结构简单: 相较于弹射器,滑跃甲板的设计要简单得多,维护和建造成本都更低。
可靠性高: 没有复杂的机械部件,故障率相对较低。
无需额外能源: 它不消耗航母的额外能量,只利用舰载机自身的动力和舰艇的航行速度。

技术挑战与限制:
起飞距离长: 即使有滑跃的辅助,滑跃起飞仍然需要比弹射起飞更长的起飞距离。
载重限制: 这是滑跃甲板最致命的缺点。由于起飞距离的限制,以及飞机自身动力的限制,滑跃起飞的舰载机无法携带过多的燃油和武器。这意味着舰载机的作战半径会缩短,载弹量也会大大减少,实战效能受到影响。
对舰载机要求高: 滑跃起飞对舰载机的动力性能和升力特性有更高的要求。只有那些专门设计的、能够实现短距起飞(STOVL)的飞机才能胜任,例如“鹞”式、“鹩”式,以及像歼15这样的型号(尽管歼15在滑跃甲板上的起飞仍然是利用了其自身的性能,而非像F35B那样可以垂直起降)。
出动效率受限: 在舰载机起降过程中,航母需要以一定的速度航行,并且起飞和降落之间存在一定的间隔,这使得连续出动效率不如弹射起飞。

为什么“不可得兼”?

将这两者强行放在一艘航母上,会遇到巨大的技术和设计难题,甚至可以说是不切实际的:

1. 空间和结构冲突:
弹射器占据前甲板核心区域: 弹射器通常安装在航母的前甲板,并且需要非常坚固的结构来承受巨大的拉力。这意味着前甲板的大部分区域都被弹射器系统占据,几乎没有空间再布置一个滑跃甲板。
滑跃甲板的翘起角度: 滑跃甲板的倾斜角度是固定的,它和弹射器的直线加速路径是完全不同的设计。如果要在同一区域布置,两者都会互相影响,甚至无法正常工作。你想想,一个飞机在弹射器上被拉出去,和它在翘起的甲板上自己冲出去,这两种方式的起飞点和起飞轨迹是完全不同的。

2. 系统互斥:
弹射起飞需要平直跑道: 弹射器工作时,飞机需要被固定在弹射滑橇上,然后在平直的弹射轨道上加速。滑跃甲板的弧形设计会阻碍弹射滑橇的正常移动,甚至可能导致滑橇脱轨。
滑跃起飞依赖自身动力: 滑跃起飞需要飞机在起飞过程中最大化自身动力输出,并依靠滑跃的抬升力。如果此时又有弹射器的牵引,飞机的受力会变得非常复杂且难以控制,可能导致飞机失控。

3. 设计定位不同:
弹射器航母: 主要设计用于搭载能够实现弹射起飞的舰载机,这些飞机通常作战能力更强,载荷更大,例如美国的F/A18“超级大黄蜂”、中国的歼15(弹射型)、法国的“阵风”M等等。这类航母往往是大型航母,追求的是最大的制海权和制空权能力。
滑跃航母: 主要设计用于搭载垂直起降/短距起飞(STOVL)飞机,或者对现有飞机进行滑跃起飞改造。这类航母通常吨位较小,造价相对较低,例如英国的“无畏”级、意大利的“加富尔”号、俄罗斯的“库兹涅佐夫海军元帅”号,以及中国的山东舰、辽宁舰。它们的定位更多是作为海上平台,支持和投送一定的空中力量。

例外与可能性(以及为什么还是很难):

理论上,能否在同一艘航母上同时实现这两种起飞方式?

部分舰载机通用: 像中国的歼15,它本身可以进行滑跃起飞,而新的弹射型歼15则能适应弹射起飞。但这指的是同一款飞机有不同的起飞模式,而不是航母同时具备两种起飞系统。
不同甲板区域分工(极其困难): 理论上,是否可以在航母的甲板前端设置一个弹射器,同时在甲板后方或者侧方设置滑跃甲板?这听起来很有创意,但实际操作起来会遇到巨大的工程挑战。首先,航母的甲板空间极其宝贵且有限。其次,不同起飞方式需要的甲板布局、结构强度、甚至航母航行姿态都不同。再者,如果将弹射器设置在后方,其起飞方向和舰艇航行方向可能不一致,会受到风浪影响。而如果舰艇在滑跃起飞时需要以某个速度和方向航行,那么弹射器就可能无法在最佳状态下工作。

总结一下:

航母的甲板空间是极其宝贵的资源,弹射器和滑跃甲板是两种截然不同的起飞方式,它们对甲板的结构、空间布局以及航母的整体设计都有着截然不同的要求。

弹射器是“大力出奇迹”,牺牲了空间和成本,换来了起飞的距离和载荷的自由。
滑跃甲板是“巧妙借力”,牺牲了起飞的距离和载荷,换来了结构的简单和成本的降低。

将两者“不可得兼”可以理解为:在现有技术和设计理念下,为了达到各自的性能目标,一艘航母的设计重心只能偏向其一,否则就会顾此失彼,两边都不讨好。 尤其考虑到弹射器对航母整体结构、动力系统和甲板布局的巨大影响,在同一艘船上再挤进一个滑跃甲板,这几乎是不可能完成的任务,只会导致航母变得臃肿、效率低下,甚至无法正常运作。所以,在追求极致的作战效能的航母设计中,弹射器和滑跃甲板是相互排斥的。

网友意见

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要弹当然可以,力大砖头都可以飞上天,何况一个蛐蛐曲面弹射。

关键问题是你为什么要弹射+滑跃呢?如果飞机太重的话,加长弹射器,又或者增加弹射器出力呗。这不比前面加一大坨滑跃甲板的结构重量来的划算?

还是说你想弹射b52,弹射器加长到尾部都还差一点就只好再加一个滑跃舰首?

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都回答的什么跟什么啊,瞎扯淡。

这么说吧,

首先帮一堆答主回忆一个最基础的初中物理:力的方向没有拐弯的。所以滑跃甲板的原理不是什么优雅的抛物线力矩,看起来很润很滑,这是扯淡,因为没有力矩是平滑的曲线,初中物理自行复习。所以滑跃甲板起降飞机,实际上滑跃甲板起飞,靠的是是机轮撞击滑跃甲板曲线的作用力和反作用力,一系列直线作用的反作用力把飞机抬起来。

好了,了解到这一点就知道问题的关键了。

按现在的材料水平和加工水平,如果要去做做弹射滑跃甲板,因为滑块的速度特别高,在滑跃甲板曲线与直线作用的滑块接触的一瞬间,这个反作用力是多大?这需要特别加强滑块强度和滑跃曲面强度,否则,要么滑跃甲板曲面被撞穿,要么滑块报废。

那么由此而来,滑块牵动机轮与滑跃甲板曲面接触的时候,战斗机自身重量配合加速度,这个冲击力是多少?滑跃曲面需要怎么补强?更重要的是,力的作用是相互的,飞机的起落架也要补强。

你去观察滑跃起飞的战斗机,和弹射起飞的一样都做过起落架补强,因为起飞的时候实际上不是很多人理解的优雅的抛物线力矩,而是直接撞击滑跃甲板曲面,这个作用力和反作用力也是非常巨大的。

OK,明白了这个关系,你就发现,等你做了两次补强之后,航母本身还需不需要重新配平?飞机起落架还能不能收回原本的起落架舱?就算是新航母,新战斗机,你在滑跃弹射起飞上浪费的这些重量,达到了什么效果?

通过提升弹射器功率,完全可以提高最大起飞重量,你花了那么多精力,做了一件毫无意义的事情。

题主这个问题并非毫无意义,实际上这个问题从90年代就不断被提及,也是一波一波的人去解释力矩导致结构补强得不偿失,但是没想到今天的知乎竟然连一个正经给答主解惑的都没有?

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