專利名稱：航母艦載機起飛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及航空母艦的構(gòu)造，具體涉及一種航母艦載機起飛 裝置。
背景技術(shù)：
航空母艦(簡稱航母)作為一種"超級"主戰(zhàn)武器，威力主要在于 其搭載的數(shù)十甚至上百架艦載戰(zhàn)斗機所具有的控制極廣大海域的能 力。進(jìn)可以攻擊處于方圓數(shù)萬平方公里海域內(nèi)的目標(biāo)，守可以防御來 自同樣廣大海域內(nèi)的各種武器的攻擊。衡量航母的戰(zhàn)斗力主要是衡 量，在該航母上起飛的能發(fā)揮最大水平的艦載機的戰(zhàn)斗力。
當(dāng)今，世界各國海軍航母艦載機的起飛方式主要有彈射起飛、滑 躍起飛(滑翹起飛)和垂直/短距滑跑起飛等。彈射起飛是利用飛行 甲板上布置的彈射裝置，在一定行程內(nèi)對艦載機施加推力，使其達(dá)到 離艦起飛速度。滑躍起飛是利用航母艏部的上翹甲板，在機載發(fā)動機 的大推力下實現(xiàn)起飛。垂直/短距滑跑起飛則是利用機載發(fā)動機的推
力矢量控制來實現(xiàn)起飛，鑒于前蘇聯(lián)"雅克-38"垂直/短距離攻擊機已 隨著"基輔"級航母一起退役，以及英國垂直/短距起降式"海鳴"戰(zhàn)斗機 的卸載量和航程難以滿足需要，因此這種起飛方式目前用得較少。 蒸汽彈射起飛
二戰(zhàn)后，噴氣式艦載機相繼搭載上艦。以當(dāng)時艦載機的重量和發(fā) 動機功率計算，需要滑跑1000多米的距離。即使當(dāng)今噸位最大的"尼 米茲"級航母，甲板跑道也不過300余米。如果沒有大功率彈射器的 助飛，全掛載的艦載機將難以升空。因此世界軍工界都在觀注研制功 率更大的新型彈射器。
蒸汽彈射器問世于1950年8月，原型是英國海軍航空兵預(yù)備隊司令米切爾研制的，美國海軍購買了專利并將其發(fā)展成熟。在工作原 理上，蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道上的滑塊，把 與之相連的艦載機彈射出去。時至今日，只有美國全面掌握了蒸汽彈 射器技術(shù)，連法國的中型"戴高樂"號核動力航母釆用的也是美國蒸汽
彈射技術(shù)。美國大型航母上的C-13-l型蒸汽彈射器沖程達(dá)到94.6米, 可將36.3咱重的艦載機以185節(jié)(即339千米/小時)的高速彈射出 去，能夠滿足F-14戰(zhàn)斗機和E-2預(yù)警機的起飛要求。 滑躍起飛
滑躍起飛原理是把甲板斜坡上翹角視為拋射角。艦載機沿著上翹 的斜坡沖向斜上方，形成斜拋運動。俄羅斯、英國、意大利、西班牙 和印度等國由于技術(shù)限制，無法研制在技術(shù)上和工藝上過關(guān)的蒸汽彈 射器，所以只能在本國航母艦艏安裝一個躍臺(斜坡甲板上翹角 10。~15°)幫助起飛。艦載機在起飛的時候以自己的動力經(jīng)由躍臺的 協(xié)助沖上空中。滑躍起飛的起飛重量及起飛效率不如彈射起飛。其作 戰(zhàn)效率遠(yuǎn)不如蒸汽彈射器。如蘇-33戰(zhàn)機戰(zhàn)斗力強于F-14戰(zhàn)機，是指 當(dāng)兩者均能充分發(fā)揮各自的戰(zhàn)斗力時。但當(dāng)它們從各自的航母起飛 后，情況就不是這樣了。在美軍航母上，F(xiàn)-14利用蒸汽彈射器起飛， 即使全掛載也能順利升空；而在俄羅斯"庫茲湟佐夫"航母上，蘇-33 滑躍起飛時只能攜帶相當(dāng)于實際掛載能力50%的有效掛載，這就重挫 了這款重型制空戰(zhàn)斗機的空戰(zhàn)能力和作戰(zhàn)半徑。所以普遍認(rèn)為"庫茲 湟佐夫"不是美國航母的對手。
研發(fā)中的電磁彈射
當(dāng)然蒸汽彈射器也有不少缺點
1、 彈射器不僅占據(jù)較大甲板空間，還要在甲板下方設(shè)彈射器蒸 汽儲氣罐，彈射器管路倉等設(shè)施。
2、 需要自制淡水。蒸汽彈射器除了在艙內(nèi)留出自身設(shè)備位置外， 還需留出位置給大型水箱，以存放淡水。彈射l架中型戰(zhàn)斗機，大約要消耗1頓淡水。
3、 能耗高，為了將淡水燒成蒸汽，必須耗費大量能源，因此要 為貯存燃料再留出額外空間。
4、 彈射器建造技術(shù)難度大，密封要求高，部件加工精度高，造 價高。
5、 戰(zhàn)時易受損且難以修復(fù)。
6、 維護(hù)使用要求很高，每彈射3000-3200次需海上停飛檢修或 返港檢修。
為此美國海軍從1982年開始進(jìn)行電磁彈射系統(tǒng)的技術(shù)研究。直 到2004年秋天電磁彈射器進(jìn)入成品測試階段。電磁彈射器是一個復(fù) 雜的繼承系統(tǒng)，其核心是直線彈射電動機。彈射電動機帶有滾輪，帶 著一個往復(fù)車沿彈射器軌道滑行。工作時，電動機得到供電，往復(fù)車 在電磁力的作用下，拉著艦載機沿彈射沖程加速到起飛速度。目前美 國已接近竣工的"布什"號航母，造價達(dá)到80億美元，是以往同樣航 母造價的一倍以上，將釆用新型的電磁彈射器，屆時在美國航母上使 用多年的蒸汽彈射器將退出歷史舞臺。
電磁彈射器的效率約60%,而蒸汽彈射器的效率僅4%-6%,其 效率大大提高。但一次電磁彈射起飛電能的消耗雖然低于120兆焦， 仍是一筆相當(dāng)大的能耗。電磁彈射系統(tǒng)沒有了蒸汽彈射系統(tǒng)那些密如 蛛網(wǎng)的高溫高壓蒸汽管道，但卻需IOO多米長的直線感應(yīng)電動機，大 功率電力控制設(shè)備，強迫儲能裝置，結(jié)構(gòu)仍然頗為復(fù)雜。電磁彈射系 統(tǒng)的維修人員比蒸汽彈射系統(tǒng)減少了 30%,但僅操作人員仍需90人。 總之，雖然電磁彈射器比蒸汽彈射器有了很大的改進(jìn)，但它仍然是一 種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研發(fā)建造昂貴，能耗大，平時維護(hù)操作要求高，戰(zhàn)時易 受損而難于修復(fù)的系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，設(shè)計一種簡捷的航母艦載機起飛助力裝置，該裝置顯著降低了艦載機起飛系統(tǒng)建 造和使用成本，可使艦載機快速起飛，切適用于各種航母艦載機。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是釆用 一種航母艦載機 起飛裝置，該裝置包括承載艦載機的滑車，在所述滑車內(nèi)裝有至少一 臺驅(qū)動滑車運行的發(fā)動機，所述滑車用于拖載著艦載機在航母甲板的 軌道上滑跑，并將艦載機拋射升空；所述艦載機與所述滑車活動連接， 所述滑車下的車輪與設(shè)置在航母甲板上的軌道相配合，所述軌道在位 于航母艦艏設(shè)有向上平滑翹起段，所述軌道在艦艏附近還設(shè)有攔截繩 索或滑車制動裝置，所述攔截繩索或滑車制動裝置用于攔截與艦載機 脫離后的滑車。
其中，
所述滑車縱向剖面的形狀為流線型，所述滑車橫向剖面的形狀為 翼剖面。
所述艦載機的前輪部位與所述滑車卡扣連接，或所述艦載機俯臥 連接在所述滑車上，所述連接均為活動式連接。
所述卡扣或俯臥連接是在所述滑車上設(shè)有拖掛和脫離拖掛艦載 機的機構(gòu)，在所述滑車或控制系統(tǒng)中還設(shè)有控制滑車拖掛或脫離拖掛 艦載機的控制機構(gòu)。
在所述滑車的后端準(zhǔn)備起飛位置的軌道上設(shè)有壁板，所述壁板用 于屏蔽艦載機和滑車內(nèi)發(fā)動機的噴氣流。
所述軌道有若干條，所述軌道間的距離大于所述滑車的寬度。
在所述軌道的起始端設(shè)有用于所述滑車穿梭、變軌的道岔和/或 交叉軌道。
本實用新型的理論依據(jù)
釆用滑車拋射起飛，與滑躍起飛對比，主要改變有兩點 一是 附加車載發(fā)動機助推，加大了推力；二是增加了滑車和車載發(fā)動機的 重量。如果將風(fēng)力、艦速、摩擦系數(shù)等等次要細(xì)節(jié)暫時擱置，在所謂理想物理狀態(tài)下，分析上述兩點主要改變對航母艦載機離艦時瞬時速 度的影響，初步計算如下 設(shè)滑躍起飛
艦載機起飛重量為M!, M產(chǎn)30噸 機載發(fā)動機推力為Fj
滑跑中的加速度為a！ ， ai=|
碼
滑跑跑道長120米 滑跑全程用時為h
設(shè)滑車拋射起飛
車一機滑跑重量為M2
滑車重量2噸，
車載發(fā)動機兩臺，每臺重量1.5噸
艦載機重量30噸
M2=2+l,5 x 2+30=35 (咱)
M,30 6 7
車一機載發(fā)動機推力合力為F2
機載發(fā)動機推力為F,
車載發(fā)動機兩臺，每臺推力與機載發(fā)動機FJ目同 滑跑中的加速度為a2
離艦時的瞬時速度為Ka2
18
M2 2Ml7 M, 7 6
ai
滑跑軌道長為120米
滑跑全長用時為t2 1
2
a2t2z=120
t
2 — 120x2— 240 —240x7
18a,
18a'
'240x'
離艦時的瞬時速度為V2
240x18a,
240xa,
240x7 18a
7
'240 x 18 3
7
1.6
釆用上述滑車拋射法起飛，航母艦載機離艦時的瞬時速度有所
加快，或可達(dá)到采用滑跳起飛離艦時的瞬時速度的1.6 在此種近似計算中，
F，
|叢
實際上還有一些參數(shù)影響起飛過程。其中較重要的是摩擦力。 火車輪與鐵軌之間滾動摩擦系數(shù)為0.09-0.03，這與滑車拋 射起飛中滑車鐵輪在軌道上滾動類似。而輪胎與路面的摩擦系數(shù)為 0.8.這與艦載機滑躍起飛時機輪胎與甲板跑道的摩擦類似。摩擦力對 速度的影響，可能在滑躍起飛中表現(xiàn)更甚。或許也有可能從而加大上 述離艦時瞬時速度的比值。
以蘇-33戰(zhàn)斗機為例作一分析
蘇-33在航母艦上滑躍起飛，起飛重量限于26噸(只能50%戰(zhàn)斗掛載)。而在陸地，蘇-33起飛重量是33噸，整整多了7噸。
現(xiàn)將蘇-33在航母上以26噸滑躍起飛，與其也在航母上以33 噸滑車拋射起飛作一比較。 滑躍起飛
起飛重量為Mp M產(chǎn)26噸 推力為Fj
蘇-33機載發(fā)動機AL-31F推力 約125.4KN， F產(chǎn)125.4(KN) 離艦時瞬時速度為K 滑車拋射起飛
滑跑重量為M2
蘇-33全掛載33噸 滑車重5 口屯
車載發(fā)動機用F120兩臺，每臺重約1.5噸
M2=33+5+1.5 x2=41 (咱) 推力為F2
蘇-33機載發(fā)動機推力125.4KN
F120推力155.7KN (兩臺，車載)
F2=125.4+155.7 x 2=436.8 ( KN) 離艦時瞬時速度為V2
^ V尸i VM2 "V 125.4 ^41 .
蘇-33全掛載33噸釆用上述滑車拋射起飛，比減少7噸后(26 噸)滑躍起飛，離艦時瞬時速度還要高，可能高到1.48倍。 再以E-2C"鷹眼"艦載預(yù)警機為例。
因其機載發(fā)動機推重比不夠高，在航母上如以滑躍起飛，不能 成功升空。
現(xiàn)將E-2C如果在航母上釆用滑車拋射起飛，與滑躍起飛作一比較。
滑躍起飛
起飛重量為MP M產(chǎn)23.5噸
推力為Fp機載發(fā)動機T56-A-417兩臺，每臺推力51KN
Fl=51 x 2=102 (KN) 離艦時瞬時速度為Vi
(v,不足以完成起飛)
滑車拋射起飛
滑跑重量為M2
E-2C重23.5 。屯
滑車重5 口屯
車載發(fā)動機用F120兩臺，每臺重約1.5噸 M2=23.5+5+1.5x2=31.5 (口屯)
推力為F2
E-2C兩臺機載發(fā)動機推力之和為102KN F120推力155.7 (KN)(兩臺，車載) F2=102+155.7x2=413.4 (KN) 離艦時瞬時速度為V2
■ &=|Kx |K=|^X PI 173 VFi ，2 "V 102 ^31.5
E-2C "鷹眼"艦載預(yù)警機若釆用滑車拋射法起飛，離艦時瞬時速 度為滑躍起飛離艦時瞬時速度約1.7倍，應(yīng)能完成起飛。
而與彈射起飛比，無論蒸汽彈射或電磁彈射，都需一個龐大、復(fù) 雜、昂貴又難以操作、維護(hù)的系統(tǒng)?；噿伾淦痫w就簡單易行得多。
本實用新型人從理論上探討，要點有三(l)在甲板上滑跑的運 動體，當(dāng)離艦前滑跑距離一定時，若推力增大的比例大于運動體質(zhì)量 增大的比例，離艦瞬時速度就增大；(2)而推力增大的前提是不能增 加艦載機的自重(否則仍難以升空，即便升空一個笨重"鐵團(tuán)"，意義不大)；(3)制造盡可能輕巧的拖載"滑車"，其上安裝高推重比的發(fā)動 機，把為實現(xiàn)增大推力這一主要目的，相伴而來的必不可免的質(zhì)量增 加留在"車"上("便宜"全讓艦載機占了 ，讓它高速摔下"包袱""脫 身"；滑車也不"吃虧"，滑回來還可再用， 一次拋射不過是幾架噴氣 機幾秒鐘的耗能)。
本實用新型的優(yōu)點和有益效果在于該航母艦載機起飛裝置集中
了現(xiàn)有艦載機彈射起飛和滑躍起飛的優(yōu)點，避免了它們的缺點，其結(jié) 構(gòu)簡單，科研建造成本大大減低，效率提高，能耗明顯減少，操作維 護(hù)簡便，安全可靠，可適用于各種類型艦載機的起飛。


圖i是本實用新型航母艦載機起飛裝置的俯視示意圖2是本實用新型航母艦載機起飛裝置的側(cè)視示意圖3是本實用新型中艦載機俯臥在滑車上的側(cè)視示意圖4是本實用新型中艦載機俯臥在滑車上的俯視示意圖5是本實用新型中艦載機前輪卡扣在滑車上的側(cè)視示意圖6是本實用新型中艦載機前輪卡扣在滑車上的俯視示意圖。
圖中1、航母；2、艦載機；3、滑車；4、發(fā)動機；5、軌道；6、
車輪；7、平滑翹起段；8、攔截繩索；9、制動裝置；10、前輪；11、
壁板；12、道岔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步 描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而 不能以此來限制本實用新型的保護(hù)范圍。
如附圖l所示，本實用新型具體實施的技術(shù)方案是
實施例l
一種航母艦載機起飛裝置，該航母艦載機起飛裝置包括承載艦載 機2的滑車3，在所述滑車內(nèi)裝有至少一臺驅(qū)動滑車3運行的發(fā)動機4，所述滑車3用于拖載著艦載機2在航母1甲板的軌道5上滑跑，并將艦載
機2拋射升空；所述艦載機2與所述滑車3活動連接，所述滑車3下的車 輪6與設(shè)置在航母1甲板上的軌道5相配合，所述軌道5在位于航母艦1 艏設(shè)有向上平滑翹起段7，所述軌道5在艦艏附近還設(shè)有攔截繩索8或 滑車制動裝置9，所述攔截繩索8或滑車制動裝置9用于攔截與艦載機2 脫離后的滑車3。 實施例2
在實施例1的基礎(chǔ)上，將所述滑車3縱向剖面的形狀設(shè)計成為流 線型，將所述滑車3橫向剖面的形狀設(shè)計成為翼剖面。 實施例3
在實施例2的基礎(chǔ)上，將所述艦載機2的前輪部位10與所述滑 車3卡扣連接，或?qū)⑺雠炤d機2俯臥連接在所述滑車3上，所述連 接均為活動式連接，即艦載機2與滑車3之間既可以牢固的連為一體，
也可以瞬間脫離開。 實施例4
在實施例3的基礎(chǔ)上，所述卡扣或俯臥連接是在所述滑車3上設(shè) 有拖掛和脫離拖掛艦載機的機構(gòu)，在所述滑車3或控制系統(tǒng)中還設(shè)有 控制滑車拖掛或脫離拖掛艦載機2的控制機構(gòu)。
實施例5
在實施例4的基礎(chǔ)上，在所述滑車3的后端準(zhǔn)備起飛位置的軌道 上設(shè)有壁板11，所述壁板11用于屏蔽艦載機2和滑車3內(nèi)發(fā)動機4 的噴氣流。
實施例6
在實施例1的基礎(chǔ)上，鋪設(shè)在航母1甲板上的所述軌道5有若干 條，所述軌道5間的距離大于所述滑車的寬度。每輛滑車3至少與兩 條所述軌道相配合，也就是說滑車的下面至少要有兩個車輪。其中， 較佳的結(jié)構(gòu)是4個車輪。
實施例7在實施例6的基礎(chǔ)上，在所述軌道5的起始端設(shè)有用于所述滑車
3穿梭、變軌的道岔12和/或交叉軌道。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技 術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提 下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新 型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種航母艦載機起飛裝置，其特征在于，該裝置包括承載艦載機的滑車，在所述滑車內(nèi)裝有至少一臺驅(qū)動滑車運行的發(fā)動機，所述滑車用于拖載著艦載機在航母甲板的軌道上滑跑，并將艦載機拋射升空；所述艦載機與所述滑車活動連接，所述滑車下的車輪與設(shè)置在航母甲板上的軌道相配合，所述軌道在位于航母艦艏設(shè)有向上平滑翹起段，所述軌道在艦艏附近還設(shè)有攔截繩索或滑車制動裝置，所述攔截繩索或滑車制動裝置用于攔截與艦載機脫離后的滑車。
2、 如權(quán)利要求l所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，所 述滑車縱向剖面的形狀為流線型，所述滑車橫向剖面的形狀為翼剖 面。
3、 如權(quán)利要求2所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，所 述艦載機的前輪部位與所述滑車卡扣連接，或所述艦載機俯臥連接在 所述滑車上，所述連接均為活動式連接。
4、 如權(quán)利要求3所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，所 述卡扣或俯臥連接是在所述滑車上設(shè)有拖掛和脫離拖掛艦載機的機 構(gòu)，在所述滑車或控制系統(tǒng)中還設(shè)有控制滑車拖掛或脫離拖掛艦載機 的控制機構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求4所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，在 所述滑車的后端準(zhǔn)備起飛位置的軌道上設(shè)有壁板，所述壁板用于屏蔽 艦載機和滑車內(nèi)發(fā)動機的噴氣流。
6、 如權(quán)利要求1所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，所 述軌道有若干條，所述軌道間的距離大于所述滑車的寬度。
7、 如權(quán)利要求6所述的航母艦載機起飛裝置，其特征在于，在 所述軌道的起始端設(shè)有用于所述滑車穿梭、變軌的道岔和/或交叉軌 道。
專利摘要本實用新型是航母艦載機起飛裝置，涉及航空母艦，該裝置包括承載艦載機的滑車，在滑車內(nèi)至少裝有一臺驅(qū)動滑車運行的發(fā)動機，滑車用于拖載著艦載機在航母甲板的軌道上滑跑，并將艦載機拋射升空；艦載機與滑車之間活動連接，滑車下的車輪與設(shè)置在航母甲板上的軌道相配合，軌道在位于航母艦艏設(shè)有向上平滑翹起段，軌道在艦艏附近還設(shè)有攔截繩索或滑車制動裝置，攔截繩索或滑車制動裝置用于攔截與艦載機脫離后的滑車；承載著艦載機的滑車接到起飛令后，沿航母甲板上的軌道滑跑，并在軌道的終點將艦載機拋出。該實用新型集中了現(xiàn)有艦載機彈射起飛和滑躍起飛的優(yōu)點，避免了它們的缺點，其結(jié)構(gòu)簡單，科研建造成本大大減低，效率提高，能耗明顯減少。
文檔編號B64F1/10GK201385785SQ20092000944
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者王力豐 申請人:王力豐