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美軍航母的電磁彈射真的“遙遙領先”?
送交者: 三把刀 2025年11月07日12:43:28 於 [軍事天地] 發送悄悄話

前一陣,川普大統領批評自家福特號航母,說福特號上的電磁彈射器故障高,維護複雜,成本奇高。簡直拉到家了。於是宣布,美國海軍未來所有新建航母改用蒸汽彈射器。當然了,福特號上的電磁彈射系統到底出了啥狀況,這是技術問題,這方面我確實不懂。不過,我知道,自從人類發明了飛機以來,如何讓飛機飛得更高、更遠,是很多科學家都在琢磨的一個問題。

尤其是人類發明航空母艦以後,剛開始,航母上的艦載機都是螺旋槳飛機,頂多掛個魚雷,掛個炸彈,整體來說都比較輕,甲板跑道短點沒問題,照飛不誤。後來,隨着飛機都變成噴氣式,飛機掛載的武器裝備就越來越多,重量就越來越重,這時候再讓這些鐵疙瘩玩滑躍起飛,就是玩命了。於是,人們進一步改良了一種裝置,可以像彈弓一樣把這些飛機射出去,這就是現代航母上必不可少的彈射器。那麼,航母上的彈射器經歷了怎樣的發展?各國為了研發彈射器都開過怎樣的腦洞?用上電磁彈射就真的遙遙領先,天下無敵?

說起彈射器,可能和很多人的印象不一樣,這個裝置幾乎和飛機一塊誕生的。咱們今天都知道發明的飛機是萊特兄弟,實際上,在當時有不少人都玩航空這個高科技行業,比如有個叫塞繆爾·蘭利的人,他也是這個領域的先驅。當時蘭利手裡一沒有航母,二沒錢在海上造一條跑道,還有就是早期飛機性能實在拉垮,跟蝸牛一樣,只能慢騰騰地往前挪,根本做不到滑跑起飛。所以,想讓自己的飛機飛起來,就必須給足起飛速度,怎麼辦?想來想去,就需要一個彈射器把飛機彈出去。

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◇ 圖為塞繆爾·皮爾龐特·蘭利(1834年8月22日—1906年2月27日),美國天文學家、物理學家、數學家,航空先驅,測熱輻射計的發明者,史密森博物館館長

隨後,蘭利就在一艘船上搭了一座簡易房,在上面開始搗鼓彈射飛機的試驗。後來,真讓蘭利搗鼓出來一套“彈射器”,這玩意的核心原理跟彈弓沒啥區別。先把飛機放在導軌上,然後把導軌後面壓緊的彈簧鬆開,飛機就“嗖”的一下就彈出去了。不過,蘭利雖然發明了“彈射器”,但他的飛行事業不是在失敗,就是在失敗的路上,於是,就有人罵蘭利是“浪費國家資產的蠢貨”,“虛幻的夢想家”。這時候,蘭利已經快70歲了,這種事業上的打擊,再加上輿論上的嘲諷,讓老爺子是心灰意冷,從此以後再也不搞任何發明,3年後就鬱鬱而終。然而,就在1903年12月17號,也就是蘭利徹底失敗的9天后,萊特兄弟造出來的飛機在天上飛了59秒,從此發明飛機的桂冠就被萊特兄弟摘了下來。

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◇ 圖為1903年10月7日,蘭利進行的海上飛行試驗

隨着飛機被人類發明出來,這種高科技很快就用在了軍事上,短短5年後,也就是1908年8月2日,世界上第一架軍用飛機就飛上了天。只不過,當時世界上主要軍事強國都優先把飛機裝備給陸軍。各國海軍也對這新鮮玩意十分眼饞,這新銳武器飛得高,看得遠,如果海軍也有了飛機,很有可能就改變海戰規則。

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◇ 圖為早期井架式彈射器,利用重物下落、滑輪和繩索牽引飛機在導軌上加速起飛

於是,怎麼在軍艦上安飛機,怎麼在軍艦上把飛機飛出去,就提上了各海軍強國的議事日程。1912年,美國海軍飛行員埃利森上尉在一艘運煤船上進行了彈射起飛的試驗;1915年,另一位海軍軍官從“北卡羅來納”號裝甲巡洋艦上成功彈射起飛,這不僅是人類首次從航行的艦艇上彈射飛機,同時也宣告彈射器正式有了戰鬥力。彈射器能讓飛機從狹窄的軍艦、輪船上起飛,這在當時來講簡直是一件黑科技,於是在之後的幾十年裡,各國都在不同程度上的裝備彈射器。

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◇ 圖為1915年11月5日,亨利·C·穆斯廷駕駛柯蒂斯AB-2成功從北卡羅萊納號上彈射起飛

不過,雖然這時候在軍艦上安彈射器是一種潮流,不過,當時的航空母艦卻沒有安,道理也很簡單,航空母艦甲板寬大,飛機能在上面正常起飛,用彈射器就顯得多此一舉,就連美國人在航母剛誕生時,也因為安不安彈射器而糾結過。

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◇ 圖為美國海軍第一艘航母蘭利號上只有一部彈射器

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◇ 圖為同時代的P-6火藥動力彈射器,這種彈射器一般安裝在戰列艦或巡洋艦上,而艦載機只能執行簡單的偵察任務

從1922年“蘭利”號航空母艦服役後,美國人就在這艘船上進行了大量的起降試驗,試驗的結果是彈射器可有可無像個雞肋。於是,在1928年把彈射器拆了。直到30年代末,隨着飛機的尺寸和重量越來越大,需要滑跑較長的距離才能夠起飛,一些美國海軍中的有識之士開始上書諫言,說現在的飛機不按彈射器也沒問題,但是安裝彈射器後,能讓飛機滑跑距離變短,這就意味着在極端情況下,如果航母的後部飛行甲板被炸了,飛機也能通過彈射器起飛,不耽誤打仗。從發展角度來看,現在最好還是安上彈射器。這番話打動了海軍高層,於是從30年代末,美國約克城級航空母艦開始,後續的船上都安了彈射器。

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◇ 圖為機庫彈射器

尤其是彈射派的軍官們大開腦洞,搞出了“機庫彈射器”的奇葩玩意兒。當時世界上的航母都是直通甲板,這玩意有一個很大的缺陷,那就是沒辦法同時進行艦載機起飛和回收,是它最脆弱的時候。在這個節骨眼上,若是敵機蜂群來襲,航母就只能被動挨打。為了在這時候也能有效保護航母的安全,美國人就認為有必要在機庫里安一部機庫彈射器,這樣一來當頂層甲板一團亂麻的時候,航母還能放出飛機保護自己。

美國海軍高層一想,這想法考慮的太周到,太天才了。於是,迅速採納了這個點子,給3艘“約克城”級航母都裝上了機庫彈射器。機庫彈射器橫貫“約克城”級航母的前機庫,兩側有向外伸出的延伸段,飛機可從任何一側彈射起飛。一開始,美國海軍非常重視機庫彈射器,但是真用了以後就發現了毛病。原來,由於是機庫內部起飛,飛行員對海上的天氣情況並不了解,很有可能在彈射起飛的同時刮來一股側風,到時候直接就把飛機吹進大海,所以每次彈射起飛都讓飛行員心驚肉跳,安全性實在堪憂。另外,在用機庫彈射器起飛戰鬥機前,機庫這塊區域必須清場,把停在機庫中的飛機趕到飛行甲板上,這反而給本就混亂的甲板亂上加亂。

更搞笑的是,美國人後來找專家把航母警戒問題給解決了。既然最頭疼的問題解決了,那機庫彈射器就變成了徹徹底底的雞肋。所以,到1942年中途島海戰前,“約克城”號航空母艦就緊急拆除了機庫彈射器。

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◇ 圖為商船船首的彈射滑軌上一架“颶風”戰鬥機

當美國人在彈射器開腦洞時,盟友英國也不遑多讓,他們搞出來了一個叫“火箭彈射器”的玩意。1940年夏天,隨着納粹德國占領了法國和挪威。當時的德國空軍的兀鷹巡邏轟炸機可以從法國和挪威起飛,直接威脅到英國人在大西洋上的運輸船。當時英國人裝備的“颶風”、“噴火”戰鬥機,腿實在是太短,飛到英吉利海峽就油料耗盡被迫返航了。所以,英國人就必須把這些飛機放在航空母艦上才行。然而,皇家海軍在戰爭初期損失慘重,拿不出那麼多航空母艦保護商船,情急之下英國人想出一個邪招,在商船上安裝火箭彈射器,這些飛機平時就架在彈射器上,一旦發現情況,飛機就用騎着竄天猴的方式彈射起飛。你靠這種竄天猴式的彈射是能飛起來,但畢竟不是航母,你飛出去就別想降落了,基本上這飛機就算一次性的。不過,損失一架戰機和損失一艘商船,哪個更合算,這筆買賣英國人還是算得清的。

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◇ 圖為火箭助推彈射起飛的“颶風”戰鬥機

正是有了這種“一次性飛機”的護航,英國船隊的損失就小了很多。在一年的時間裡,他們先後擊落了10架德國飛機,等到43年以後英國人的產能走向正軌,大批護航航母和加裝飛行甲板的商船服役,這種火箭彈射器也就退出了歷史舞台。到了二戰末期,部署在大型航母上的飛機,四成以上都需要彈射起飛;輕型航母上七成飛機需要彈射器;到了最小的護航航母身上,乾脆就所有飛機都得依賴彈射器。而正是這些航母上彈出去的飛機,為太平洋和大西洋戰場提供了絕對優勢的制空權,並最終獲得了戰爭的勝利。

和美英這種海軍強國相比,當時第三大海軍強國日本,就犯了目光短淺的毛病,他們家的航母愣是沒一個裝彈射器。這事兒得從二戰前說起,戰前,日本海軍跟英美海軍關係還不錯,技術交流跟串門似的,航母彈射器的事兒他們門兒清。可日本人就是軸,他們有自己的看法。日本海軍一來認為如果給航母裝上彈射器,就必須在飛行甲板上開很長的槽,這就勢必影響航母甲板強度;二來彈射器不但給航母增加了重量,還會占用甲板下寸土寸金的空間;再一個,艦載飛機彈射起飛程序太繁瑣,會大大降低艦載機的起飛頻率;最關鍵的是,如果飛機本來就能滑跑起飛,那彈射起飛不就是“脫了褲子放屁”——多此一舉嗎?

說實話,日本海軍的看法並非沒有道理。在雙翼機時代,飛機的起飛速度不高,滑跑距離也短,最需要彈射器的實際上是沒有飛行甲板的水面艦隻,比如前面提到的英國商船等等,而航空母艦的飛行甲板已經能滿足飛機正常起飛了。這麼來看,日本人不想把有限的資源“浪費”在“彈射器”上也說得過去。


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◇ 中途島海戰的慘敗,終於讓日本海軍意識到航空力量的重要。於是,伊勢號被選中進行改裝,試圖將其打造成一艘兼具戰列艦主炮火力,和航空作戰能力的航空戰列艦 圖為伊勢號航空戰列艦三視圖

但彈射器的另一個優勢是日本海軍沒有意識到,或者沒有重視的,那就是彈射器大大降低了海軍對航母本身性能的要求。因為,飛機在航母上能不能飛起來,最重要的兩個因素就是飛機滑跑速度和航母逆風航行時候的甲板風速,打個比方,你一邊騎自行車,一邊放風箏。你要是順着風騎車,沒有足夠的升力,這風箏你死活也飛不起來。但你要逆着風騎,這風箏就很容易飛起來了。這就是所謂航母逆風航行的甲板風速。

也就是說,只要你航母的航速夠快,逆風航行的時候獲得的風速就越強,飛機就越容易起飛。使用彈射器就相當於提高了飛機滑跑速度,那航母航行速度低一點也就能接受了。比如,當時英軍用的彈射器,就能讓飛機在航母航行速度僅4節時順利起飛。到了40年代後期,日本人終於意識到了這個問題,於是又埋頭重新開始彈射器的設計工作,原本要在42年3月再次進行彈射試驗,但這時候太平洋戰爭已經爆發,日本人在前期打得太順,患上了“我大日本帝國天下無敵”的贏麻症,於是,海軍對這種不着急的設備完全拋之腦後。等到中途島海戰之後,美日雙方的實力此消彼長,戰場形勢對日本人來說急轉直下,修船造船都來不及,彈射器這玩意就更顧不上了。

更要命的是,隨着戰爭強度越來越大,海軍對艦載機的要求也越來越多,發動機要大功率的,火力要更強,裝甲要加厚,要能加更多的油,掛載更重的炸彈和魚雷,這就導致艦載機的重量不斷增長。太平洋戰爭剛爆發的時候,日本人的艦載機還能仗着重量輕、翼載低自主滑跑起飛,到了戰爭中後期新一代艦載機上艦就出現困難了。比如戰爭期間日本研發的“天山”式艦載魚雷機,這款飛機航程更長,防護更好,那隨之而來的問題就是,飛機重量更重,需要很長的滑跑距離才能起飛。

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◇ 圖為被擊落的“天山”

結果,當時日本航母的甲板長度不夠,日本人給天山式安了火箭助推,這玩意才能飛上天。至於那些本身航速就慢的商船改裝航母就更別想了,所以到了戰爭中後期,這些改裝航母沒法用新型戰鬥機,只能被迫用老式飛機打雜,直接削弱了整體戰鬥力。等到1944年6月,馬里亞納海戰的前夜,日本艦載機已經全面落後於美國人了。更為雪上加霜的是,日本人早就制定好了這次作戰計劃,機動部隊提前在菲律賓的塔威塔威集結,準備以逸待勞痛擊美軍艦隊。誰知道美國潛艇就在塔威塔威外海游弋,“千代田”號航母想出海訓練一下就被打了兩條魚雷。雖然沒打中,但沒航母再敢出海冒險,整個機動部隊就被美國潛艇封鎖在塔威塔威錨地了。

這下麻煩大了,要知道飛行技能如果不練的話是會退步的,現在美國海軍航空兵在結束休假之後都得重新進行上艦訓練,完成考試後再去執行作戰任務。結果,港內沒有那麼大的空間讓航母跑起來,航母不跑起來就沒有甲板風,日本飛機就沒法起飛。當地又沒有陸地機場,機動部隊在塔威塔威待機一個月,日本飛行員就傻坐了一個月。更何況很多飛行員換裝新型飛機本來就還沒摸熟,就這麼長期停飛,本來飛機性能就落後,再加上得不到訓練,日軍戰機在馬里亞海戰上就被美國人打了個落花流水,一打一個大火球,這次戰役也被戲稱為“馬里亞納獵火雞大賽”。如果當時日本航母有航母彈射器,也不至於讓飛行員白浪費時間最後送命,日本海軍最終為自己的短視付出了沉重的代價。

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◇ 圖為1944年的“馬里亞納獵火雞”期間日美兩軍的戰機在天空中劃出一道道尾跡

等二戰結束後,人類進入噴氣時代,和原來那些螺旋槳飛機相比,噴氣式飛機的各項性能指標又有了大幅度升高。這時候的航母已經到了非用彈射器不可的程度,按說人們已經意識到彈射器的重要程度了。可是蘇聯人頭鐵,偏偏要向太君致敬,不用彈射器。不過,這不是因為他們短視,而是種種原因疊加在一起導致的。首先是蘇聯領導人們實在是過於迷信新科技。蘇聯海軍司令戈爾什科夫元帥在1972和1974年相繼提出了兩款航空母艦的設計草案。不過這兩款設計又都被否了,一票否決的是主管國防工業的中央書記烏斯季諾夫元帥,在他眼裡只有西方世界的小布爾喬亞娘炮們才用彈射起飛,斯拉夫真男兒都是干拔上天。這位爺特別喜歡垂直起降飛機,認為未來都是垂直起降的天下,還發展彈射器干毛啊?

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◇ 圖為德米特里·費奧多羅維奇·烏斯季諾夫(1908年10月30日—1984年12月20日),蘇聯政治人物、蘇聯元帥

不過就算有烏斯季諾夫的掣肘,戈爾什科夫這邊也是左右逢源,既然書記大人不喜歡彈射器,那乾脆就換一種說法,說這是飛機加速器,為的是讓垂直起降飛機快速起飛,提高戰鬥力的,於是烏斯季諾夫終於同意了研發加速器,這下蘇聯人終於開始研發彈射器的進程了,直到1988年,他們的彈射器通過驗收試驗,可以交付使用了。

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◇ 圖為“蘇27之父”西蒙諾夫之墓

就在新航母決定裝備彈射器時,又引發了蘇聯國內相關領域工程技術人員的爭執。當時蘇霍伊設計局的設計師,號稱蘇27之父的西蒙諾夫就站出來帶頭反對。因為他為了把蘇27改成艦載機型號,改了沒有一萬遍也有八千了。為啥這艦載機改起來這麼費勁?航母上面的機庫那可是寸土寸金,地方就這麼大,要想儘可能多的裝飛機,飛機翅膀就得做成摺疊的。這樣一來不就給機庫省下不少空間。飛機翅膀要是改成摺疊的,那這折來折去的地方,就得加固強度。這也得設計師想轍搞定。除了這些玩意,艦載機在降落的時候需要放一個尾勾,用這個鈎子鈎住攔阻索才能剎住車。整個過程也就幾秒鐘,飛機本來就重,屁股後面的尾勾是不是得加固?這還得交給設計師改。

除了這些,艦載機還對起落架的硬度,塗層耐鹽霧腐蝕程度有嚴格的要求,等改完這些東西,西蒙諾夫就快瘋了。改之前,這飛機只有16噸,改到現在,重量一下干到了18噸。這飛機重量上去了,就意味着油耗大、速度慢、航程短,這對飛機性能都是不小的影響。

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◇ 圖為1996年,一架在庫茲涅佐夫號航空母艦上的蘇-33

等到西蒙諾夫改完,他已經開發出蘇27的全部極限了,如果現在上蒸汽彈射的話,飛機前部和前起落架還要重新做加固處理。可如果再加固,飛機重量還得增加,這破飛機的機動性可更沒法看了。蘇27就是一款機動性見長,遠程空戰、對地攻擊啥都不行的產品,唯一能拿出手的是近距離狗斗,你現在讓它這麼沉,它還斗個屁?所以西蒙諾夫堅決反對彈射起飛,他說我的飛機不用彈射器一樣能飛起來!

此時,還有一些相關人員也支持西蒙諾夫,不在航母上安彈射器,他們認為新航母如果未來部署在寒冷的北方話,這對彈射器性能的要求也會很高。最大的一個麻煩就是,當時的彈射器是蒸汽彈射器,在這麼冷的地方用,彈射器排出的蒸汽很容易結冰,這樣一來,彈射器故障率就大大提高。因此從可靠性角度看,蘇聯航母並不適合使用蒸汽彈射器。所以,就不彈射了,全都滑躍起飛得了。不過,蘇聯軍方和涅瓦設計局的技術人員還是有明白人的,首先高緯度地區不能用彈射器那是扯淡。蒸汽彈射器內的管道需要在彈射工作開始前被加熱到180-200°C,這個溫度多冷的天也不能結冰,而且蘇聯人在研發彈射器的過程中就考慮到了低溫的影響,高緯度不能用彈射器純粹是個偽命題。

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◇ 圖為蘇聯核動力航空母艦烏里揚諾夫斯克號設計圖

另外,在性能上彈射起飛的飛機也更出色,常規滑躍起飛,要儘可能的減輕飛機的重量,所以只帶一半燃油,一半彈藥。像蘇33滑躍起飛只能帶1.5噸彈藥,也就是8枚近距離格鬥空空導彈,執行反艦任務只能帶一枚反艦導彈。但美國彈射起飛的F18就能帶6.5噸彈藥,那肯定是帶着更多的彈藥上天,戰鬥力越強。但是非常不幸的是,蘇33已經到了設計極限,改無可改,沒法再改了,最後蘇聯人只能繼續使用滑躍起飛的戰鬥機。彈射器倒也不是不用,拿來給重量更大,但是不用作戰的預警機用,所以,蘇聯的核動力航母烏里揚諾夫斯克就形成了滑躍+彈射器的布局,一個滑戰鬥機,一個彈預警機。當然了,因為沒錢,這艘核動力航母只停留在設計圖上。

不過,這時候已經是蘇聯尾聲的尾聲,即便是蘇聯人已經決定了在航母上用彈射器,也沒有時間進行試驗了,連預警機雅克44就造了一個全尺寸木製模型,連一次試飛都沒有,就更不用提彈射起飛的事了。隨着蘇聯解體,雅克44項目也宣告下馬,於是蘇聯製造的那套彈射器也失去了存在的意義,從開始到最後,他們都沒有真正彈射過一架飛機。雖說蘇聯人在彈射器上折騰了一地雞毛,但彈射器這種高級玩意確實不是一般國家能玩得轉的,就算安上了遙遙領先的彈射器,鬧不好也要出大事。

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◇ 蒸汽彈射器的開槽式氣缸

1950年,英國人研製出了蒸汽彈射器,這玩意的性能比傳統液壓彈射器那是遙遙領先。等到1952年,英國人在美國人面前好好展示一番蒸汽彈射器,簡直讓美國人“小刀剌屁股——開了眼兒了”。美國人雖然很喜歡很眼饞這新玩意,但改裝成本太高,只好先裝在一艘埃塞克斯級航母上測試。結果,53、54、58年,美國航母上接連發生了三次液壓彈射器事故。僅54年的事故,就造成100多人死亡,200多人受傷。再加上液壓彈射器越來越無法滿足現代航母作戰要求,最終,美國海軍決定全面換裝蒸汽彈射器。

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◇ 1954年6月1日,亨利·J·傑克遜駕駛S2F-1“搜索者”艦載反潛機從“漢考克”號航空母艦彈射起飛,成為美國歷史上首次從蒸汽彈射器彈射起飛的飛機

後來,隨着科技進步,世界上只要有航母的國家,都開始考慮用更先進的電磁彈射。不過,看彈射技術的發展過程,就能明白,除了像蘇聯那種領導想法影響海軍建設走向的國家。一個國家的海軍要想把一項新技術,從發明到實際應用,這個過程其實非常曲折,液壓彈射比壓縮空氣彈射要先進,就算這樣,用了那麼長時間,液壓彈射也是事故不斷。甭看現在什麼人工智能,量子計算等等,科技創新層出不窮,但這玩意落地以後,到底好不好用,那還得經過人類實踐檢驗。

就像川普大統領吐槽的那樣,美國人最先進的福特號航母,他們裝備的電磁彈射也依然存在可靠性,高故障率等等一些列問題。科技應該遵循從基礎到應用的漸進邏輯,這邏輯放在軍事上也一樣。這些新技術一定得看它的可靠性和可持續性,千萬別追求什麼“技術躍進”“彎道超車”。更別讓政治摻和科學。日本和蘇聯就是兩個典型的反例,你敢在海軍的發展歷程中目光短淺、不尊重科學,海軍就敢死給你看。

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