航母弹射器的秘密(1)
http://military.china.com 2005-11-28 15:13:55
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《舰载武器》杂志供中华网稿件
航母弹射器的秘密
远峰
近20年来，有关航空母舰的文章可以说是数以万计,其中有相当多的文章总要或多或少地提到弹射器和弹射起飞,这就使读者们已经对弹射器有了相当了解，但仍然有很多令读者不解的地方,例如弹射器为什么制造困难?开口汽缸是怎样承受蒸汽压力的？俄航母为什么不用弹射器?弹射器的体积重量有多大?本文试图从现有资料、工业类似产品结合一些文章中的观点对以上问题作出一些推断,也许对读者解开一些疑问有所帮助。
图1：
弹射器的制造难点在那里?
许多文章关于弹射器制造难点的说法不尽相同,有的说开口汽缸密封是关键,有的说是开口汽缸制造难度很大，还有的说是弹射器的加工精度很高,也有的认为必须要有第一流的焊接技术。实际上，弹射器的真正难点在储汽罐的制造上。以上说法只有焊接技术才算是说到了点子上。
说开口汽缸密封是关键的看法可能是把密封条件理想化了，其实要达到“滴汽不漏”比登天还难，而在“适当漏掉一些汽”的情况下，做到满足弹射需要却不是太难的事。弹射器开口汽缸有两种密封方法，老式弹射器采用的是设置在汽缸开口两侧的橡胶带形成“拉链”式密封，现在的弹射器则利用一根柔性金属条填入汽缸的开口中，用“填条”式方法达到密封目的。不管是哪种方法,要达到像蒸汽机汽缸一样的密封程度是不可能的,但要满足飞机起飞的需要是没有问题的,无非是多浪费一些能量。
弹射器开口汽缸是制造难点的观点可能是根据“开口汽缸要承受高达80千克/平方厘米的蒸汽压力”而得出的，由于缸壁上有开口，开口汽缸的受力特性很差，要做到不变形是相当困难的。实际上，弹射器的工作压力为80千克/平方厘米,是指储汽罐中的初始压力,开口汽缸承受的压力则要小得多，因为要使弹射推力保持均衡，就必须在储汽罐中的压力从80降低到一定值的过程中使开口汽缸中的压力保持不变，两个压力值相差不大是不可能做到这一点的。开口汽缸中的最大压力是多少，可以通过弹射器的额定推力和457毫米直径的双汽缸结合热力学计算出来，可能也就是20千克/平方厘米左右。气缸有些变形也不要紧，无非是要漏掉一点汽。由于习惯和成本的原因,弹射器汽缸的直径从开始研制到现在都是457毫米,这么小的尺寸，再加上采取一些加强措施,要承受每平方厘米20多千克的压力可以说是易如反掌。要知道我们日常生活中使用的煤气罐也能承受40多千克的压力！
对于体积庞大、“只有”一个弹射活塞是活动部件的弹射器来说，精度是难点一说使人感到意外。弹射器由大部件组成,而且体积大，几乎全部是钢结构件，光是受热变形就能产生不小的尺寸变化，因此即使有精度也是相对的,是属于测量学中的相对误差范畴，要说绝对误差精度就不是很高了。相对精度问题只是在制造和安装中麻烦一些,难度远远谈不上。有文章称“法国‘戴高乐’号在调试弹射器时,火花铁宵四处飞浅,使施工人员胆战心惊,原来是粗心的美国卖主忘了告诉法国人,这是磨合期的正常现象”，也许这一点可以用来说明精度问题。
弹射器的储汽罐是一种大尺寸的高压容器。在制造工业中,高压容器是机械工业产品中一个重要的品种,被广泛用于化工、核工业、能源和航天技术中,是一个国家重工业水平的重要体现。虽然这种产品没有活动部件,结构也相当简单,但由于要承受高压,尺寸又大,因此对制罐材料、制造设备和焊接工艺等方面提出了特殊的高要求，制造企业要有相关的生产许可证。对于航母弹射器来说,又有使用次数、重量限制和耐高温方面的要求,故制造难度就更大了。制罐材料要用耐热的特种合金钢,必须要有很好的蠕变性能和抗拉强度,而且还要承受几十万次的弹射加压/卸压疲劳循环,目前只有几个国家才能制造。制罐工艺有好几种,常用的是用钢杵穿过钢锭,反复锻压制成环节状,经车削加工后,再将几个环节焊成筒体,两边封头用万吨以上的水压机整体压出或分块压出，然后经过切削加工再焊接。焊接过程要严格按照操作工艺进行,稍有不慎,就会使部件报废。
不过，储汽罐的制造难度也有相对性,它和罐的直径有很大的关系,当直径较小时,承受同样压力的储汽罐制造难度就会大幅度下降。如适当放松对重量的限制,也对降低难度有很大帮助。能生产小尺寸高压容器的国家可能要超过几十个，用来满足中小功率的弹射器是绰绰有余的。英国发明弹射器时,从提出方案到制造出演示装置,时间不超过几个月,弹射功率不大,储汽罐的工作压力只有每平方厘米20多千克显然起了很大作用。近十几年来出现了板缠绕制罐工艺，就是用高强合金板一层一层缠绕成罐体，这种方法解决了原有工艺产品重量大的缺点，制造难度也能下降许多。从某种意义上讲,发展弹射器有“门槛”,但不是很高,而且也不多,设计者可以是“半路出家”,并且试验的大部分部件可以一直用下去,开发费用不会太高,弹射器开口汽缸的直径始终是457毫米,也可证明这一点。
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