EN
新闻资讯
您现在的位置: 首页 > 新闻资讯

一位乌克兰移民如何推动美国蒸汽弹射事业迈上巅峰?

发布时间:2025-12-02 18:43:53  来源:乐鱼leyu官网入口网址

  此前早读中我们提到,莫德斯托·扎哈尔琴科在14岁那年随家人从乌克兰一路辗转奥地利、波兰、德国,最终踏上美国国土,1953年正式成为美国公民。

  1959年8月,从纽约市立学院机械工程专业毕业的扎哈尔琴科加入美国海军,在莱克赫斯特的美国海军航空试验场担任研发测试工程师。此后的半个多世纪里,他参与了40多个系统的测试和实施,包括飞机起降系统(ALRE)、综合弹射控制站(ICCS)、空中交通管制(ATC)以及起降综合电视监视系统(ILARTS)。

  2011年5月,美国国防部举行国防部服务精神表彰仪式和音乐会,扎哈尔琴科因其50多年对美国军事技术的贡献而受到表彰。 20世纪五六十年代,除了引进英国 蒸汽弹射器技术并本土化外,美国也在发展C14型内燃弹射器,该技术一度是上舰企业级 核动力航母的热门选项。扎哈尔琴科在莱克赫斯特工作期间很可能就见过C14,甚至参与了测试评估工作。

  从莱克赫斯特起步,扎哈尔琴科前往位于弗吉尼亚州阿灵顿的海军航空系统司令部(NAVAIR)任职。1967年至1984年,他担任该司令部的发射和回收设备部门主管。在该职务上,他为解决高压蒸汽需求过大且与航母推进系统冲突的问题,于1982年领导开发了低压蒸汽弹射器C-13-2,绰号“肥猫”。

  至此,英国人科林·坎贝尔·米切尔发明的蒸汽弹射器技术在落地美国后,又经历了扎哈尔琴科率领的美国工程师团队的改进,最终结出了C-13-2型低压蒸汽弹射器,将美国该技术领域的水平推向了巅峰。

  二战后,美国 航母舰载机的发展沿着喷气化道路迅速走向大型化、重型化。比如图中的 弹射起飞离舰的A-5重型攻击机,最大起飞重量逼近30吨,对蒸汽弹射器的性能提出了更高要求。

  二战后,美国海军航母的发展,支线是“埃塞克斯”级、“中途岛”级等航母的现代化改装,尤其是装上蒸汽弹射器;主线则是发展超级航母,从“福莱斯特”级到“小鹰”级,再到迈入核动力超级航母时代的“企业”级和“尼米兹”级。

  与此同步的,是更重型化的舰载机上舰,而飞行甲板面积的扩容也给蒸汽弹射器的弹射行程拉长留出了空间。蒸汽弹射的弹射行程从C-11-1的215英尺(65.5米)、C-11-2的150英尺(45.7米),到C-7、C-13-0的249英尺(75.9米),进一步延长到C-13-1和C-13-2上的309英尺(94.2米)。

  美国航母的蒸汽弹射器在进行弹射作业前,必需的准备工作之一就是要将弹射轨道上的这根橡胶密封条拿掉。

  与此同时,美国蒸汽弹射器的系统工作所承受的压力在逐步下降,虽然这当中也曾有高压的试验。

  在常规动力航母上,蒸汽弹射器是直接引入航母主机锅炉的蒸汽,因此沿用了二战中600psi(磅/平方英寸,美式压力计量单位,1标准大气压约等于14.696psi)蒸汽涡轮主机的旧规格,蒸汽弹射器的工作所承受的压力为550psi。

  进入核动力航母时代,蒸汽弹射器的蒸汽来源变为借助蒸汽发生器对核反应堆二次冷却循环回路水的加热沸腾,C-13-0和C-13-1型弹射器的工作所承受的压力进一步降到520±10psi。最终,在扎哈尔琴科领导研制的C-13-2上,工作所承受的压力已降为450±10psi,也就是约等于30.62个大气压。

  飞行甲板之下的“秘密”,图中数字依次为:1,舰载机前起落架;2,弹射杆;3,牵制杆;4和5,弹射滑块;6,飞行甲板下安装 弹射器的沟槽;7,弹射器沟槽盖板;8,C型开缝汽缸;9,汽缸盖板;10,活塞总成。 “布什”号航母舰员正在对弹射滑块来维护。该装置上部露出甲板,与舰载机的弹射杆相连。美军官方英文名为“catapult shuttle”,也被译成弹射梭。在我国福建舰航母上,类似装置名为“动子”。

  在物理规律下,压力下降,弹射行程(300~310英尺)又受限于航母尺寸而无法再延长,那么扎哈尔琴科团队又是如何保证弹射能力不减的呢?

  他们跳出了米切尔的18英寸(457毫米)汽缸直径尺寸规格,在C-13-2采用了直径21英寸(533毫米)更大的汽缸后,其汽缸容积提高了36%,让更多蒸汽进入汽缸,活塞获得了更大的推动能量。就这样,保住了C-13-2与C-13-1同级别的弹射能力——将8万磅(36.29吨)的舰载机“弹射”加速到140节(259.28千米/时)末端速度。

  露在飞行甲板上的是弹射滑块,它与舰载机的弹射杆相连,下面隐藏着蒸汽弹射器的2组气缸。 C-13-2型蒸汽弹射器通过扩大汽缸的直径,提高了汽缸容积及进入的蒸汽量,进而做到了工作所承受的压力下降,但弹射性能不减。

  根据工程技术界的论文,C-13-2型蒸汽弹射器的一次弹射大约能释放95兆焦耳的能量。而其弹射能力强劲的进一步具象化展现就是:可以在无甲板风环境、不依靠迎头甲板风的帮助下,直接凭借弹射器的强大功率将A-5、F-14等为代表的重型舰载机弹射升空。

  同时,由于C-13-2的工作所承受的压力下降,也让总系统的各管路元件所承担的压力负荷由此减轻,相关子系统、管路元件不论是制造/采购成本、维护成本、常规使用的寿命,以及系统安全等都得到了全方位改善。

  F-14作为一代经典重型舰载机,其传奇生涯也有C-13-1/2型蒸汽弹射器的功劳。 F-35C虽不是 重型战斗机,但其最大起飞重量已逾30吨,也难怪被笑称为“肥电”。 舰载机的弹射起飞过程是一个精细操作、相对可控的过程,航母的航速、甲板风向、飞机的起飞重量和弹射时的蒸汽压力等都是可事先确定的。

  根据美国海军的评估,这一重大技术革新为海军节省了超6亿美元,扎哈尔琴科也因此荣获美国航空系统司令部颁发的单项成本削减成就奖。此后相当长的时期里,美国是全球唯一的蒸汽弹射器技术对外输出国。

  上图,在一片“锅气”之中,法国“戴高乐”号航母上的“阵风”M排队等待弹射起飞。下图,为“欢送”到访的美军“ 超级大黄蜂”。

  法国第一艘、美国海军以外唯一一艘完工的核动力航母——4.2万吨“戴高乐”号选装了2部C-13-2蒸汽弹射器的法国版本,非官方称呼是C-13-3,其弹射行程缩短(约75米)、工作所承受的压力稍降,整体的弹射性能也参照“阵风”M做了大幅下调,普遍说法是可支持最大起飞重量23吨的舰载机。多年来,“阵风”“大黄蜂”“超级大黄蜂”“鹰眼”在对方航母上起降,一直都是两国海军联合演习演练中的经典科目。(文案:郑宇航)