蒸汽弹射器的发展历程及原理

蒸汽弹射器是航空母舰上的飞机起飞装置，一般通过核动力装置产生的热能产生蒸汽，推动飞机短距起飞，下面我们一起来看看蒸汽弹射器的发展历程以及原理。

蒸汽弹射器的发展历程及原理

发明过程

弹射器主要有三种:液压弹射器、蒸汽弹射器和内燃弹射器。世界上最早的弹射器是由的西奥多·埃里森上尉于1911年成功研制的。这个原始的弹射器由三根绳子和一个代码组成，但是太原始了，起不到任何作用。后来埃里森改进了原来的弹射器，成功研制出压缩空气弹射器。1912年11月12日，人类历史上第一次弹射起飞。

然而，埃里森的发明并没有引起人们的注意。由于当时舰载机的重量轻，速度慢，可以从航母的飞行甲板上起飞，无需弹射。直到喷气式飞机诞生，弹射器才变得越来越重要。二战末期，航母上装备的弹射器都是液压的，弹射能量极小，根本无法满足喷气式飞机的需求。1951年，英国海军航空兵预备役司令米切尔率先提出了发展蒸汽弹射器的想法。他研制成功，并将其装备在墨仙号航母上。后来在1960年，人成功研制出了内燃弹射器，并将其安装在核动力航空母舰企业号上。但是这种内燃弹射器还是不尽人意，所以企业除了内燃弹射器外，还配备了蒸汽弹射器。

使用原则

重型飞机要想从航母上起飞，必须要有蒸汽弹射器。飞机起飞前，机尾被支架的钢圈扣在一个实心点上，飞机前轮附近的拉杆挂成一个“梭子”，用钩子钩住飞机。航天飞机是蒸汽弹射器唯一暴露在飞行甲板上的部分。飞机前方的甲板下有两个平行的圆柱体，每个圆柱体至少有45米长。气缸中的活塞与所有的梭子相连。蒸汽从母船上的锅炉输出，加压后输入穿梭机。飞机起飞的时候是满功率运行，但是被持仓者持有。蒸汽弹射器一启动，飞机的发动机功率和蒸汽压力就打破钢圈，飞机向前冲，在45米的距离内达到250 km/h的速度。飞机弹射出穿梭机起飞后，活塞前端的喷射管掉入水池中，停在几米之内，穿梭机移回原位推动另一架飞机起飞。母船上的每个蒸汽弹射器每分钟可以推动两架飞机起飞。通常，航空母舰最多配备四个蒸汽弹射器。据公布的数据，服役中的蒸汽弹射器总重量接近500吨，每个弹射器最大输出能量可达95 MJ，最短工作周期为45秒，平均每次蒸汽消耗近700 kg。

蒸汽喷射器是一项复杂的系统工程，它包括海水淡化设备、储水箱、高压水泵、锅炉、加热装置等诸多附属设施。

蒸汽喷射器的基本工作过程

从概念上讲，蒸汽喷射器只是一个大的蒸汽缸和一个蒸汽控制系统。高压蒸汽的能量转化为喷射动能。但由于飞机结构强度的限制，弹射器不仅要有足够的输出功率，还要将输出功率精确控制在飞机可接受的水平之内。

在喷射过程中，储压罐中的蒸汽通过喷射阀释放到喷射气缸中，气缸中的压力上升，推动活塞向前。弹射阀的另一个更重要的作用是精确控制进入弹射筒的蒸汽流量的变化，从而控制推力和弹射加速度，从而保证飞机结构不会过载。飞机起飞后，蒸汽排放阀打开，排出气缸内的蒸汽。同时活塞和飞机牵引车由水刹车减速后停车，再由归航系统拉回起点。

蒸汽喷射器的主要结构

从内部结构来看，蒸汽动力弹射器根据其功能可分为七个主要系统。

1.起飞系统

2.蒸汽系统

3.家庭系统

4.液压系统

5.预加力系统

6.润滑系统

7.控制系统

(注:蒸汽锅炉和蒸汽回收装置在结构上属于船舶动力系统，不属于弹射器内部结构。)

起飞系统的作用是发电，驱动飞机。该系统由七个部分组成。

弹射槽盖/甲板轨道、动力弹射气缸、气缸缝盖和密封条、飞机牵引车、推进活塞、速度传感器和水制动器

推进活塞正在进行防锈处理

蒸汽系统的功能是储存蒸汽，控制蒸汽在各种管道和汽缸中的排出、流动和排放。该系统主要由六个部分组成。

储汽器/储气罐、注汽阀、喷射阀、排放阀、减压弯管和蒸汽管道

归位系统的作用是为弹射活塞和牵引车的归位提供动力和驱动。主要部分有

液压发动机、滑轮钢索系统、归航拖拉机

家用液压致动器

蒸汽喷射器液压系统的作用主要是提供控制动力。主要组成部分是

液压泵、排水泵、液压泵、液压管道和阀门、蓄压器

预张紧系泊系统位于驾驶舱的起点。启动前，将飞机固定在弹射滑梯上，并对其施加预应力，以避免突然加速造成结构过载。该系统的主要组成部分是

张力瓶和活塞，电控气动阀

润滑系统分布在整个弹射器结构上，主要部件如下

润滑油缸、润滑油泵、电控油阀、流量传感器和润滑器

控制系统包括控制弹射器操作的所有部件。主要组件包括:

主控制台、甲板控制台、飞行控制板和锅炉状态显示板

弹射器的动力结构

开槽气缸和活塞直接驱动装置是米切尔蒸汽喷射器的独特结构。通过一些公共图片，我们可以看到它们的基本结构

C-13弹射器弹射筒

顶出气缸是顶出器最大的部件，整个气缸分段制造，最后连接。每段筒体长约4米，接口处有密封槽。整个气缸通过底座固定在顶出槽的气缸轨道上，并连接成一体。这种多节连接筒结构有利于降低生产、运输和维护成本，并能更灵活地应对整体热变形。

缸接头盖和密封条最重要的作用是在缸接头外形成密封。此外，密封条与缸接头盖在缸接头外形成一个完整的挂钩结构，可以夹紧缸接头，防止缸接头在缸内压力增大时膨胀。

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