前几天看到一位网友的一个蒸气弹射器的草图，于是借花献佛，想给大家说明一下，也想让一部分想多了解弹射器的人知道一点吧。
这位网友的蒸气弹射器图实际上是目前在役的航母使用的弹射器草图（如下图）。但是弹射器是非常复杂的，这个图只是其个原理图，不怕麻烦的人请听本人详细叙述一下吧。
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其中蒸气弹射器的附件包括：海水淡化设备、贮水池、高压水泵、锅炉、加热装置。弹射器本身也包括：开口活塞筒体、活塞环、引出牵引部分、U型密封条、导气管、模度气动阀门、排气阀、安全阀、测距仪及压力传感器。另外还加上弹射器的控制系统。分别介绍如下：
一、 海水淡化设备及贮水池
其实就是航母没有弹射器(如采用滑跃起飞的)也有海水淡化设备及贮水池。因为生活用水及机器等用水也需要淡水，考虑从陆地上补给只是一些近海防卫的护卫舰而已。有了海水淡化装置，军舰远洋作战能力大大增强，对补给依赖低，航母是远洋型的，不能没有海水淡化装置。有弹射器的航母不仅生活淡水消耗量大，弹射器消耗量更大，每起飞一架飞架约消耗1吨淡水。目前海水淡化技术比较成功的有低压蒸馏及膜透法。其中膜透法已广泛用于民用海水淡化水厂。当然，有了淡化设备还必须有贮水池，用于贮备淡水。
二、 高压水泵、锅炉和加热装置
高压水泵是把淡水从贮水池抽入锅炉，以抵消释放蒸汽而消耗的淡水，由于锅炉在使用时压力很高，高压水泵必须有很高的压力才能补充进去。高压水泵是根据锅炉内淡水量的多少自动补充的，不过早期的是手动控制的，显得比较落后。锅炉是提供蒸汽的设备，实际上锅炉就是一个储能装置，民用的锅炉比较多，航母用的锅炉原理上与民用没什么区别，不过航母的锅炉更大，耐压更高，安全要求更高，即使如此，美国与英国航母还是发生过锅炉方面的事故。在对水质要求上也高，想想看，锅炉发生事故会是什么后果吧。加热装置很多，不过美国现役核动力航母都是利用反应堆加热，以保证其有足够的能量释放给弹射器。加热装置也是受控的。但在战争时期其锅炉是不能熄火的，以保证紧急情况下起飞飞机。
三、 开口活塞筒体、活塞、引出牵引部分、U型密封条
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航母所用的弹射器早期采用闭口活塞，不过需要一个非常长的动力传动杆把蒸汽能量传给需起飞的飞机，由于几十米长（近百米）的传动杆中间无支点，存在传动杆下垂现象，而且会经常把传动杆顶弯的事故发生。后来工程师们把传动杆推力改为拉力起飞飞机解决了这个问题，但是发现活塞与传动杆连在一起重量实在太重了（大部分重量是传动杆），由于起飞时间短，蒸汽很大一部分做功都做在了活塞与传动杆上，而且停止时还必须用缓冲器。后来工程师们采用活塞开口，活塞环的动能直接从开口处把能量传出去，由于取消了传动杆，大大减少了重量，也同时提高了效率，可以毫不夸张地说这是一场弹射器的革命。所以这种方法一直沿用至今 。
当然，由于采用了开口活塞筒，其开口对称的筒壁需加厚，否则在蒸汽的高压下开口处会增大，从而导致密封不紧、蒸汽外泄。实际上，除对称筒壁加厚外，开口活塞筒外壁也有加固措施。由于采用了开口活塞筒，最大的麻烦是活塞的密封刀经过开口时的密封问题。
活塞与普通活塞没什么两样，不过在弹射器上的活塞较长一点，一是增强其稳定性，二是由于密封刀必须非常薄，而推力又比较大，只有增加密封刀宽度解决，密封刀宽度增加了，活塞也需长一点。虽然活塞长了，重量并不增加多少，原因是其中间是空的（并非完全空，还有部分钢构），而且活塞为双向密封的。
引出牵引部分是通过密封刀与外部件连接起来的，但弹射器最大的麻烦之处就是在密封刀与U型密封条处。由于密封刀经过时必须把U型密封条在接口处顶开，顶开后与密封刀接缝处肯定会泄漏蒸汽，如果U型密封条的密封力越大，密封越好，但密封刀阻力也越大，U型密封条磨损也越快，为了很好地解决密封、运行阻力、及U型密封条磨损问题，美国率先采用了高压细流水密封解决了这个问题。虽然还会有些蒸汽外泄，但密封刀的磨擦阻力与U型密封条磨损已经大大改善了。不过大家不要认为这样就完美了，U型密封条磨损仍然是困扰弹射器的最大心病，日常维护与检修都比较麻烦，虽然一直在不断改进材质及采用新技术，但至今仍不能令海军们满意。
四、 导气管、模度气动阀门、排气阀
导气管是把锅炉里的蒸汽导入弹射器，以迫使弹射器工作，模度气动阀门的作用是控制蒸汽进入的速度，由于气动模度阀门有开关迅速及开度易控制的特点，所以气动模度阀门可以控制蒸汽压力而达到控制弹射器的目的，排气阀作用是把活塞筒内的蒸汽排出去。正常运行的顺序是：
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第一步：弹射飞机
当锅炉的蒸汽可以满足弹射使用时，模度气动阀门才能打得开，这时飞机发动机起动，同时弹射器作信号发出，工作侧气动模度阀门打开，同时返回侧排气阀打开，活塞在高压蒸汽推动下同时通过密封刀推动牵引部分带动飞机，使飞机高速运行，活塞另一侧筒内的则因压力剧增使余气从排气阀迅速排除，当达到起飞速度时，工作侧气动模度阀门开闭，同时排气阀也开闭，由于活塞没有了外力（蒸汽推力），同时也由于排气阀开闭，使活塞运行时受到极大阻力而停止。当然，为了安全起见，返回侧还是装上了缓冲器。
第二步 ：弹射器返回
为了起飞另一架飞机，弹射器必须在极短的时间内返回，返回时与上述程序相反，返回侧气动模度阀门打开，同时工作侧排气阀打开，活塞在蒸汽压力下返回到原位。当然，返回侧的压力没有弹射侧的高，因为只是让弹射器回来而已，过弹射器返回不同于工作。工作时，只要飞机起飞了，弹射器立刻停止，而不管弹射器在什么位置（当然不能到头），而返回时则需要弹射器准确地停在起飞飞机的位置上，为方便起飞飞机，同时以减少起飞时间。
安全阀时为了防止弹射器筒体内压力过高而采用的保护设备。
五、测距仪、压力传感器及控制系统
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安装在弹射器上的测距仪可以精确地测出弹射器位置及弹射器的速度，而两侧的压力传感器可精确地读出弹射器内的压力，这些数据以极快的速度送入智能控制处理器（相当于PLC），智能控制器处理这些数据后，准确地控制气动模度阀门，从而达到起飞飞机的目的。也能通过控制气动阀门使弹射器返回到原来的位置。
弹射器以外还有其它仪表，如锅炉的水位计、温度计和压力传感器等，智能控制器总体控制，统一管理，使弹射器效率大大提高。
其实这只是对蒸汽弹射器的简单描述，具体细节如：材质、尺寸、参数等许多内容无需在此赘述，大家只需简单了解一下就行了。
下面是某位网友提供的蒸汽弹射器的示意图，部分参数是错误的，不过大家知道是怎么回事就行了。如下图：
其实大家不要以为以上就是航母弹射器的全部内了，实际上还有弹射器固定装置、降温装置及便于维修的通道等，同时至少有好几百口人因为弹射器在航母上混饭吃呢。蒸汽弹射器主要有以下缺点：
1、 维修及维护成本大，U型密封条更换麻烦，对材质要求高；
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2、 使用蒸汽弹射器成本大，效率低，配套设施多，系统烦琐；
3、 需消耗大量淡水，美国曾为此考虑过蒸汽冷凝回收装置，终因体积大及效率低而取消。
虽然弹射器在不断改进，但海军们对弹射器频频的事故越来越不满，于是电磁弹射器应运而生了。我国对蒸汽弹射器制造经验为零，使用及管理、维护经验也为零。所以本人认为我国发展航母不要用蒸汽弹射的，而是直接用电磁弹射的。虽然我们没有经验，但其它国家也无这方面的经验啊。如果我们研究蒸汽弹射器的说，先撇开没有制造及使用的经验不说，也不提蒸汽弹射器有那么多的缺点。到我们经验成功时，发现人家电磁弹射器也有了相当的经验，整整比人家落后一代呀！
目前我们没有弹射器，人家也不会卖给你，但航母也不能迟迟不上马，所以可以采用滑跃起飞，预警机可以通过助推器实现起飞（本人已介绍过），等电磁弹射器成功了再装上电磁弹射器。老是上马那些别人都不想用的东西那才是浪费纳税人的钱呢。
本人在某些地方看到，说航母上的大型升降机我们也无法解决？天啊，这会是真的吗？大型升降机我们已经有很多经验了，民用也很多啊，不就是通过液压升降杆来控制吗？在日常生活中看到的挖掘机、装载机等好多地方看到通过液压控制的。大型升降机应用到航母上是有一定的困难，但与弹射器比简直是小儿科。不仅弹射器、升降机，巡洋舰我们也需要，并不是说我们为了远洋去称霸，而是武装我们，维护我们尊严的需要啊！
好了，不谈那么多了，有空再跟大家谈谈电磁弹射器吧。祝我们的海军越来越强大，祖国早日统一、繁荣昌盛！ |
發表於 2012-9-26 06:24 PM
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