多铆蒸刚是王道：特朗普为何会对电磁弹射不屑一顾？
1/17 电磁弹射一直被誉为是美军新一代“福特”级核动力航母上最为亮眼的新兴技术之一，因为它不仅可以极大提升舰载机的出动效率，甚至还可能彻底颠覆未来的海上战争形态。但据彭博社28日报道称，美国总统特朗普当天却在驻日美军“胡蜂”号两栖攻击舰上发表讲话时表示，因为电磁弹射器太烧钱，将要求新航母改回蒸汽弹射器。那么特朗普为何会对电磁弹射器不屑一顾，而中国新航母又是否有必要继续发展电磁弹射器？本期《出鞘》就来谈特朗普拒绝电磁弹射器到底有没有道理。
2/17 其实特朗普认为电磁弹射器太过烧钱也并非是无理取闹，因为按照2016年签订的三号舰“企业”号订单来看，福特级航母的电磁弹射器单价可能在1.3亿美元上下。而蒸汽弹射器的单价，按照美国曾跟法国签订的出售合同来看（当时蒸汽弹射器是与E-2舰载预警机捆绑销售的），单价基本不会超过900万美元，仅相当于电磁弹射器的1/14。但若加上后期维护费用，电磁弹射器的成本优势就体现出来了，即使不算维护人员减少所带来的人工成本下降，电磁弹射器不需频繁更换U型密封条等零部件，就能使美国海军在航母50年寿命周期中节省近40亿美元（要打折！）的资金。
3/17 其实美军航母取消电磁弹射并非没有过先例，早在1945年美国海军就曾经利用线性电动机研制出了早期的电磁弹射系统，在当时进行的有关试验中，该系统曾经成功把重达4吨的飞机在200米的距离上加速到了时速180公里。但后来一方面由于当时的电机技术和军舰电力系统并不成熟，该电磁弹射器的性能相比液压弹射器和蒸汽弹射器仍有较大差距，另一方面则由于二战结束导致的海军经费缩减，美国海军最终放弃发展电磁弹射，转而开发蒸汽弹射。
4/17 蒸汽弹射器相对电磁弹射器的优势在于，除了成本较低外，目前其性能的稳定性也相对更高。比如根据美国海军公布的数据显示，现有福特号航母上的电磁弹射器效能仅有设计指标的十分之一。电磁弹射器会出现问题的原因在于，虽然蒸汽弹射器的气缸长达百余米，但活塞和缸壁的精度指标已经能够很好匹配航母飞行甲板和弹射轨道的建造精度，而电磁弹射器则由于先天设计原理上的问题，对航母船体结构精度和飞行甲板平整度的要求相对更苛刻。
5/17 这种精度上的苛刻要求体现在，福特级航母电磁弹射器的直流电机是由288个直线电机模块组成定子，这些模块与动子想对面的平整度要求达到了微米级误差，动子的精度要求甚至更高。因此美军在安装电磁弹射器时，执行的标准是要达到动子与定子面的距离在0.3±0.1毫米水平上。这相当于在百米弹射距离上，电磁弹射器模块全程摆动的距离仅在发丝粗细的水平上。技术要求如此之高，加上海上环境的考验，电磁弹射器性能不如预期也算情有可原。
6/17 不过美军仍然愿意挑战电磁弹射器的原因在于，除了有钱不怕烧外，目前美国海军装备的C-13-2型蒸汽弹射器最大输出能量95兆焦耳，其性能基本已经达到上限，加之气缸容量一定所导致的弹射推力存在下限，这意味着倘若继续使用蒸汽弹射器，美军未来航母舰载机大小和载重的上下限已基本被限定死了。而电磁弹射器就不存在这方面的限制，其推力可以从0到122兆焦耳甚至更高，为无人机和重型战机上舰提供了可能。比如大型军用无人机的起飞速度一般在30m/s左右，在这样的起飞速度下，使用电磁弹射器所需的平均加速度不过0.5g，无人机无需大的修改就可以正常上舰。
7/17 此外采用电磁弹射还给舰载机设计提供了更大的空间，因为电磁弹射就具有一项独特优势——稳定的加速度g值。一般而言，电磁弹射的最大加速度约比平均加速度高5%，而蒸汽弹射的最大加速度却可达到平均加速度的2倍以上（启动阶段加速度可达6g或以上，后半段加速度却还不如舰载机发动机本身的推力）。这不但会对舰载机的结构设计和后勤维护提出很大挑战，更会对飞行员的健康造成相当大的伤害，这也是美国海军为何会对舰载机的设计维护和舰载机飞行员的弹射飞行次数都进行限制的原因之一。
8/17 这类问题在考虑上舰的运输机、预警机、反潜机和加油机上同样严重。因为如果不考虑舰载起降的需要，这类型战机的过载要求基本不会超过3个g，但如果使用蒸汽弹射器，就要进行大规模的结构强化，有时甚至要以牺牲一定的性能作为代价。而使用电磁弹射器，则可以降低结构过载要求，从而大幅提升战机使用性能。虽然这个优势对于已有相应成熟机型的美国海军来说仅属可有可无，但对于航母刚起步的中国海军来说，其效益却能放大好几倍。
9/17 除了弹射性能好外，电磁弹射器相比蒸汽弹射器还在体系架构上具有一定的优势。因为蒸汽弹射器是按照系统工程的概念来设计建造的，单个系统设备需要大量的水电气管道连接才能实现完整功能，并且弹射汽缸也需整体安装，导致结构非常复杂。比如C-13-2型蒸汽弹射器总重量就超过500吨，体积更是达到1000立方米左右。而电磁弹射器由于采用模块化安装，各部件之间仅以强弱电电缆或无线网络连接即可，这使总重量和体积可缩减一半以上。
10/17 体系架构上的优势使得电磁弹射器还具备另一个蒸汽弹射器所没有的特点，那就是航母上的各条电磁弹射器之间可以很方便地建立局部高压电网。在战时，假设有某条弹射器的盘式电枢交流电机受损，同时另一条弹射器的弹射轨道也受损，舰上人员可以很方便地将未受损的盘式电枢交流电机的电力输送到另一条未受损的弹射轨道上去使用。相比之下，蒸汽弹射器由于采用“串行”动力传输设计，传输管路任意一处损坏都会导致整个弹射装置停摆。
11/17 虽然造价较贵且在应用中的技术难点不少，但电磁弹射器的优势也是比较明显的，特朗普为何专挑经济账？其实他只是在向美国海军和弹射系统承包商美国通用原子公司等施加压力而已。商人出身的特朗普一直对军用装备的成本和效益问题格外关心，而他解决这一类问题的惯用套路就是极限施压手段。比如此前他就曾以削减F-35采购量的方式，来迫使洛马公司降低采购价。从某种程度上来讲，此次他对新航母取消电磁弹射的威胁论调，其实就是F-35事件的翻版，即通过强硬姿态逼迫对手让步，从而达到目的。
12/17 不过美国海军也清楚，福特级航母由电磁弹射器改为原有的蒸汽弹射器，在成本超支问题上反而会更严重。因为蒸汽弹射器通常被安装在航母飞行甲板下的甲板层，而且不能在机库上方，这导致其安装位置会偏高和不在舰体浮力中心轴线上，所以弹射航母在设计之初就会优先考虑弹射器对航母浮力平衡和稳定性的影响。假设福特级航母要改装蒸汽弹射器，其左舷高位会增加近1000吨的重量，加上还要增添锅炉和蒸汽管道，船厂不仅要对超过一半的舱室进行重新设计，还要重新调整压舱平衡，费用肯定会飙升。
13/17 而且从实际情况来看，美军新航母重返蒸汽弹射也并不现实。因为虽然福特级航母自首艘建造以来，就不断爆出采购成本超支和电磁弹射性能不稳定等问题，但福特级航母的技术状态已经定型，拆换现有的电磁弹射系统不仅费时费力，还可能进一步加剧航母舰队更新进度拖延等问题，甚至可能导致福特级航母沦为另一个版本的朱姆沃尔特级驱逐舰。美国海军完全能够清楚认识到，这种战略上的风险是要远远比电磁弹射器的技术风险要严重得多的。
14/17 此外除了电磁弹射器性能尚不理想之外，美国海军福特级航母还面临着另一个技术难题，那就是舰上拦阻降落系统的表现同样“不咋地”。据今年1月福特号航母的最新调查报告显示，舰上“高级拦阻降落系统”在自2017年航母服役以来的763次舰载机着陆试验中，有10次是回收失败。而按照美国海军的原本设想，福特号航母的拦阻降落系统能达到近两万次连续着陆中只出现一次故障。倘若向特朗普“屈服”，难免他又会拿舰上拦阻降落系统来挑刺，那么美国海军还不如直接去造几艘尼米兹级航母算了。
15/17 此次对于特朗普威胁取消电磁弹射器感到最高兴的，恐怕还是围观的中国吃瓜群众了。目前中国首艘国产航母正在海试中，7月之前服役基本板上钉钉，剩下来唯一值得关注的便是第二艘国产航母了。这艘国产航母是否使用电磁弹射的问题一直备受关注，但需要指出的是，比起弹射方式更需要注意现有发动机无法满足舰载机（无论是歼15还是大家料想中的FC-31）全负荷起飞作战的问题。加上还需要在动力问题上进行抉择，我军在一艘航母上集合太多技术风险其实并不明智。
16/17 应该说，电磁弹射器作为一款新装备，在研制和使用过程中出现各种各样的技术问题是在所难免的，除了在福特号上出现的性能指标偏低和建设成本偏高等问题，以后也还是会继续出现其他一些新缺点的。但这并不妨碍其在航母史上的划时代意义，因为它不仅大大简化了现代化航母的内部构造和战机弹射程序，还使大批海军人员从严酷而危险的作业环境中被解放了出来。但对于中国海军来说，首要解决的还是弹射航母有无的问题，在海洋斗争形势加剧复杂化的当下，还是应该稳妥一些。那么本期《出鞘》就到这里，我们下期再见。
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