福建舰是全球首艘可使用电磁弹射技术起飞第五代战斗机的航空母舰。它搭载了具有高威慑力的战斗机和预警机。福建舰完成电磁弹射起飞的那一刻,不单单是技术测试,更是中国海军打破技术瓶颈、跻身全球航母顶尖行列的标志性时刻。
电磁弹射的原理实际上并不复杂,即便是小学二年级的学生也能理解其基本概念。当线圈通电时,会产生磁场,把置于轨道上的磁铁吸引到线圈中心;而当电流停止时,磁铁就会因为惯性继续向前冲。通过在轨道两侧安装对称的电磁线圈,便能轻松实现基础的弹射动作。如果觉得推力不足,能够最终靠增加更多的线圈来增加推动力,从而使其足以推动舰载机。简而言之,这就是电磁弹射的基本原理。
不过,尽管原理简单,但要将这一系统成功应用于航母却极为困难。目前,全球只有两艘航母采用电磁弹射技术,其中一艘是美国的核动力航母“福特”号,另一艘是中国的常规动力航母——福建舰。
在福建舰未公开电磁弹射画面时,外界曾对其技术进展提出质疑,认为是否遇到技术瓶颈。毕竟,美国花费了超过20年的时间和32亿美元才完成“福特”号的电磁弹射系统,但即便如此,这一系统至今仍存在不少问题。“福特”号的设计目标是“每4100次弹射出现1次故障”,然而实测中,系统的故障率远高于预期,远低于军方的要求,甚至一度考虑恢复使用传统的蒸汽弹射。
这种情况下,很多人开始怀疑,常规动力的福建舰能否突破这一技术难题。然而,事实上,福建舰不仅成功实现了电磁弹射,而且在这一过程中,配备的五代战斗机成功完成了全步骤的起飞——这是美国“福特”号至今没办法实现的突破。尽管“福特”号设计之初就预定兼容F-35C战机,但由于电磁弹射系统的局限性,它目前大多数都用在测试F/A-18“大黄蜂”战机,F-35C还只能依赖传统的蒸汽弹射。
那么,蒸汽弹射到底有哪些局限性呢?首先,蒸汽弹射的能量效率非常低,仅为4%至6%,大量的能量以热能的形式浪费掉;其次,蒸汽弹射系统体积非常庞大,需要占用航母底层大量空间,挤占了弹药和燃料的储存区域;而电磁弹射的能量效率可提高到90%,并且体积和重量只有蒸汽弹射的一半,大大优化了航母内部的空间布局。
更重要的是,蒸汽弹射的推力调节范围非常狭窄,无法弹射重量较轻的无人机。而电磁弹射能够准确的通过不一样的需要精确调节推力,从几吨重的无人机到重达30吨以上的舰载机,都能轻松适配,解决了无人机慢慢的变成为海战新力量的需求。
通过公开的画面,我们还可以清晰看到两者之间的差异。使用蒸汽弹射时,战机离开甲板后会短暂下落,然后才开始加速升空。这是因为蒸汽弹射初期爆发力强,但随着蒸汽压力下降,后期推力迅速减弱,导致战机离舰时姿态不稳,甚至有可能因为初期过载冲击过大,缩短战机结构的常规使用的寿命。而福建舰的电磁弹射则加速均匀平稳,整一个完整的过程推力从始至终保持稳定,战机如空警600即使尚未完全离开甲板,机身就能平稳升空,毫无颠簸。
尽管电磁弹射技术具有非常明显优势,但其对电力的需求也极为高大。在短短几秒钟内,电磁弹射需要出示数百兆瓦的峰值功率,这对航母的发电能力和电能管理系统提出了极高要求。美国“福特”号依靠核动力可以持续产生大量电能,而福建舰是常规动力,需要依靠我国自主研发的中压直流综合电力系统来满足这一需求。
这个中压直流系统通过把发动机产生的能量转化为电能,并根据不同设备的需求,实时分配电力。比如在战机弹射时,优先为弹射器提供足够的电力;在航母巡航时,则将更多电力供给推进系统,优化全舰的能源使用效率。相比美国采用的中压交流技术,我国的中压直流技术在效率和稳定能力上领先一代,尤其是在高温度高压力下能够保持极高的可靠性。
此外,中压直流技术还为未来的“超级战舰”提供了技术保障。我国科学家马伟明院士曾提出“全能舰”的概念,指通过电磁轨道炮、激光武器、微波武器等新型装备,打造全新的海军作战模式。而这一切的基础正是稳定高效的电力供应。
福建舰的电磁弹射突破,不仅证明了中国在航母核心技术领域已从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”,也标志着中国海军的远洋作战能力正在迅速成熟。它的成功不仅是技术上的胜利,更是战略上的重要一步,使中国海军具备了全新的作战能力,随时准备挺进更远的海域。





