電磁彈射器是未來航母的標配？那得從蒸汽彈射器開始說起！

蒸汽彈射器是第二次世界大戰後現代航空母艦中唯一使用的飛機彈射器，主要是由於噴射飛機的出現，艦載機重量大幅提升，自力起飛和原先的彈射器設備已不足以應付其需求，於是1951年，英國柯林·米切爾中校提出將航母蒸氣輪機的蒸氣連動到彈射器上，進而發明了航母用的蒸氣彈射器。

等待彈射升空的大黃蜂艦載機

目前只有美國與英國擁有製造技術，並於航艦上使用著，前者為C-13型，後者為BS5型，C-13型除了供給美國海軍使用外，法國海軍也使用此型。

蒸汽彈射有兩種彈射方式，一種是前輪彈射，另一種是拖索式彈射。後者則只有巴西採用。

蒸汽彈射的原理

蒸氣彈射器造價昂貴、設計、製造和安裝技術均複雜、保養維護非常費工夫和成本大，又需佔用航母大量空間和消耗大量淡水，美國曾為此考慮過蒸汽冷凝回收裝置，終因體積大及效率低而取消。因此美國海軍研發新式的「電磁彈射器」，其原理類似磁浮列車，能有效降低維護和發射成本，並能提升航母自動化程度。電磁彈射器已在福特級核動力航空母艦陸續配置。

正在彈射位置就位的戰鬥機

電磁彈射器是美國、英國及中國等多個國家的海軍正在研發的最新一代航空母艦專用飛機彈射器。目前只有美國海軍公開宣布研製成功，並且安裝在剛剛服役的福特級核動力航空母艦上。與磁懸浮列車的原理相同，電磁彈射器使用一台直線電動機作為動力來源，這是其與傳統的蒸汽彈射器最大的不同。電磁彈射器的優勢在於其更安全可靠，因為相較於蒸汽彈射器，其加速的過程更均勻，對飛機的結構傷害也更小。

研究中的電磁彈射

電磁彈射器的其他優點在於裝備重量輕，造價適中以及維護成本較低。相反地，相較於傳統的彈射器，電磁彈射器反而可以彈射更重型的飛機。另外，系統的淡水消耗量也較少，同時也更節能。

美國海軍的電磁彈射器由通用原子公司負責研發，2010年底第一次測試成功。2013年5月8日，第一套電磁彈射器就被安裝在建造中的福特級核動力航空母艦上。

建造中的航母安裝電磁彈射

電磁彈射器的主要部件是一套直線電動機，利用強大電流通過線圈產生的磁場推動滑塊高速前進。電磁彈射器主要以下幾個特點：電流通過的線圈包裹著銜鐵嵌在彈射軌道的內側，產生強大的磁場；滑塊在強大磁場下高速前進；在滑塊運作的時候，只有滑塊周圍的線圈通電產生強大的磁場，以保證系統的能耗降到最低；整個系統長約91米，能夠產生45,000公斤的推力，最高能將飛機加速到130節（時速240公里）。

彈射器自帶的能量存儲系統能在幾秒內釋放出驚人的電能。其能量來源是由反應堆驅動的四個獨立發電機組。發電機組帶動一個由磁浮軸承懸吊的飛輪能量蓄電裝備，轉子轉速6400rpm。每個發電機組透過飛輪的磁力減速效應，能在極短時間內產生超過121億焦耳 (1.21 MJ)的能量。這套系統每45秒能夠完成一次充電，並可在2到3秒內釋放。即最短彈射間隔為45秒，比傳統的蒸汽彈射器來得快。

測試中的電磁彈射裝置

相較於傳統的彈射器，電磁彈射器的重量更輕，只有20噸左右。而且佔用的空間更小，運作需要的人力也更少，可靠性也更高。一台傳統蒸汽彈射器彈射一次，將要消耗614公斤的蒸汽，並且要在航母甲板下安裝龐大的機械，氣動和液壓系統。相對電磁彈射器不消耗蒸汽而使用來自航母產生的電能，在航母上的安裝也更為簡易。而將大量的水燒開產生蒸氣儲備需要十幾小時，電磁的充能只需要數分鐘，這種緊急應戰能力是最大優勢。

電磁彈射器其加速度可以精確地控制，針對重型的戰鬥機和小型的無人機可調節不同能量輸出，以適應其不同起飛速度要求。美國的電磁彈射器彈射速度的範圍為每秒28至103米，中間為無檔段，但傳統蒸汽結構只有幾個較粗檔段，飛機設計重量只能落在特定幾種重量，過輕或過重都不行。

福特號航母採用電磁彈射將大黃蜂彈射升空

另外電磁彈射器的最大彈射輸出功能夠達到122兆焦，而傳統的蒸汽彈射器只有95兆焦。相較之下，電磁彈射器的能量輸出多出了29%。其次，電磁彈射器能量利用率也高出了5%。

一旦航母的電力系統或核反應堆出現故障，整套系統將不能運作。

另外，由於彈射器需要消耗大量的電力，作為其能量來源的四套發電機組將佔用相當大的空間。

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