飞机弹射器
提示：此条目页的主题不是投石机。飞机弹射器（英语：aircraft catapult）是一种起飞附助设备，用来为固定翼飞机提供自身航空发动机以外的额外加速度，以便在有限的跑道距离内获得足够空速和升力。飞机弹射器主要在航空母舰上使用，特别情况下在陆地上也可以安装。
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飞机弹射器是弹射辅助起飞拦阻回收（CATOBAR）系统的关键，特别是在冷战时期成为航母设计主流的斜角甲板上。大多数拥有CATOBAR系统的现役航母配备的是蒸汽弹射器，以蒸汽的高压动力作为驱动力，主要用于弹射起飞重量远高于传统螺旋桨舰载机的喷气式战斗机、攻击机和预警机[1][2]。伴随着技术进步，美国海军（USN）的福特级核动力航空母舰和中国人民解放军海军（PLA）的003型航空母舰都已配备或即将配备更为先进的以直线电动机为原理的电磁弹射器。
历史
飞机弹射器起初是由英国人发明了液压弹射器。不过液压式弹射器，弹射能量极小，日本则尝试用火药爆炸的威力来弹射飞机（但只成功实用在水上飞机的弹射上）。 从1920年代开始，包含巡洋舰以上的舰种开始搭载了可观测敌情之水上飞机以回报给舰炮射手炮击目标位置、炮口仰角等参数；而这些战舰上的水上飞机弹射器是以液压式或者火药爆炸推动使水上飞机升空。战舰上的水上飞机返航后，战舰尾部的起重机会将水上飞机重新吊起并再次安置在弹射器上。
初期的美国、日本、英国等国航空母舰上，由于舰载机尚能以自身动力再加上航空母舰以高航速逆风航行时所产生的相对逆风就从航母甲板上起飞，因此一开始并没有装设弹射器。但随着舰载机重量的提升，所需起飞速度也越来越高，而比较小型的轻型航空母舰和慢速的护航航空母舰将面临无法使用新型舰载机的问题。英国从皇家方舟号开始正式配置液压弹射器，而美国一开始也在游骑兵和约克镇级上装设液压弹射器，但在太平洋战争爆发后发现液压弹射器仍不能在实战中满足正规航母的需求，因此全部拆除，艾塞克斯级则装上改良过的液压弹射器，而企业号也在换装F6F时，装回了弹射器，液压弹射器的实用化让舰载机可以在航母低航速时就能起飞，也因为减少了起飞距离，使得飞行甲板上能放置舰载机的空间变多，增加了一次可以出击的舰载机数量。日本方面则因为一直没有成功开发出舰载机用的飞机弹射器，这导致相较于盟军方，日本航母在起飞程序时花费时间比较长，一次能出击的舰载机也比较少，也导致既有的轻航母无法换装新型机，只能使用旧型机种的窘境，以及诸如天山和流星等新型攻击机在武装满载时必须靠火箭助推才能从正规航母上起飞等等问题。
1960年，美国人又研制成功了内燃式弹射器，并将这种弹射器安装在企业号航空母舰（第一代企业号，CV-6）上。不过，这种内燃弹射器至今仍不能令人满意，所以蒸汽弹射器仍是主流，而企业号上除了装备内燃弹射器之外，还装备有蒸汽弹射器。
自从航母舰载机进入了喷射机时代后，由于舰载机的重量和所需起飞速度都相当高，单凭舰载机本身是不可能在航母上起飞的，于是从越南战争起，美军航母上开始广泛使用蒸气弹射器；每具弹射器组成内含一对并联式活塞汽缸，透过航母舰上的反应器所产生高压蒸气来推动飞机。起飞前活塞顶端会将飞机与滑梭相连；飞机用具有坚固杆子的箝制器（Holdback）加以固定住。预备起飞时候，汽缸阀门会打开，使得高压蒸气大量涌入装置之中，此时活塞仍固定住让飞机留在原地，等候活塞累积足够压力，产生巨量推力后，箝制器随即松开让弹射器启动，产生大量的推进速度供起飞。 [2]而飞机弹射器后方会配备可升降的导流板以挡住飞机起飞时排放的高热废气，因为飞机在航母上起飞得将引擎全开并启动后燃器，将引擎出力达到最大状态方可起飞。
而进入21世纪后，弹射器由蒸气推动方式演变为电磁推动的方式。如预计于2015年时开始服役的美军第三代核动力航空母舰，福特级核动力航空母舰将搭载四具电磁弹射器（EMALS）与先进降落拦截索系统（AAG）以配合未来的舰载机设计之需求，甚至能起降无人飞机。中国从拆解墨尔本号航空母舰中获得了蒸汽弹射器的技术信息，同时也研发电磁弹射器，由于在003型航空母舰设计建造时两种弹射器都完成研制，原计划设置2条蒸汽弹射器，最终升级为3条电磁弹射器。
替代方案
第二次世界大战期间，英国皇家海军的航空母舰也配备了飞机弹射器。由于成本高昂，英国政府决定不再采用。目前，只有美国海军和法国海军的航空母舰配备了飞机弹射器。两国的飞机弹射器均相容于两国的飞机，例如戴高乐号也搭载了E-2空中预警机。低推重比的大型飞机（如E-2鹰眼）必须依赖飞机弹射器，滑跃式甲板不足以附助起飞。
采用弹射起飞的舰载机
参见
参考文献
- ^ Wragg, David W. A Dictionary of Aviation first. Osprey. 1973: 87. ISBN 9780850451634.
- ^ 2.0 2.1 Aircraft catapults. 《HOW IT WORKS 知识大图解》 中文版. 2017年10月号, (37): 24. ISSN 2313-6812.
参考书籍
- London, Peter. British Flying Boats. Stoud, UK: Sutton Publishers Ltd., 2003. ISBN 0-7509-2695-3.