В России начаты работы по созданию электромагнитной авиационной пусковой установки. Об этом сообщило информагентство ИТАР-ТАСС со ссылкой на гендиректора Невского проектно-конструкторского бюро Сергея Власова. Информация интересна тем, что командование ВМФ до сих пор не определилось: нужны авианосцы нашему флоту или нет. Но, как следует из сообщения, отдельные элементы авианесущих кораблей уже разрабатываются, причем элементы — важнейшие.
Ускоряющее устройство с архаичным названием — неотъемлемая часть плавучих аэродромов. Лишь оно способно обеспечить ускоренный запуск в небо всей авиационной армады и экономить на каждом взлете значительное количество топлива.
ТАВКР «Адмирал Кузнецов»
Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал Кузнецов» катапульты не имеет. Истребители взлетают с так называемого трамплина — палубы, поднятой на определенный градус. Для того чтобы оторвать самолет от палубы и не упасть в море, пилот должен вывести турбины почти на максимальную мощность, потом отпустить тормоза и, прибавляя газу, идти на взлет. При наличии катапульты истребитель с включенными двигателями за несколько секунд разгоняется до взлетной скорости с помощью специального поршня, который фактически и выталкивает самолет с палубы.
Исторически в роли толкателя используется пар, как в древнем паровозе. На больших авианосцах может стоять до четырех катапульт, позволяющих буквально выстрелить в небо десятки самолетов в короткий промежуток времени. Выработку необходимого количества пара может обеспечить только ядерный реактор. Соответственно, паровые катапульты оптимальны лишь для атомных авианосцев. А вот в нашей стране принято решение проектировать и строить не паровые, а электромагнитные катапульты. Они могут применяться на кораблях с ядерными и обычными силовыми установками.
Электромагнитные катапульты почти во всех отношениях лучше паровых. Но довести их до рабочего состояния очень сложно. Американцы, имеющие самый большой в мире авианосный флот, занимаются такими системами уже более десяти лет, но все проблемы так и не решили. И на сегодня надежность паровой катапульты, по мнению специалистов, остается в два раза выше электромагнитной.
Тем не менее, командование ВМС США приняло решение: все строящиеся авианосцы оснащать только электромагнитными катапультами. Первым станет авианосец «Джеральд Форд», строительство которого ведется с 2009 года. За океаном уверены, что в ближайшие пару лет они справятся с «детскими болезнями» электромагнитных ускорителей.
В чем преимущества катапульты нового типа? Она значительно легче и компактнее паровой, плавнее и с большим ускорением разгоняет самолет, ее также можно регулировать под разную массу летательных аппаратов, базирующихся на корабле. Надо отметить, что у нас проблем с испытанием построенной катапульты быть не должно.
В настоящее время в России есть два полномасштабных имитатора взлетной палубы авианосца типа «Адмирал Кузнецов» — в Ейске и в Крыму. Оборудовать эти наземные имитаторы электромагнитными катапультными устройствами технологически не очень сложно.
В настоящее время единственной страной в мире, обладающей действующим прототипом электромагнитной катапульты, являются США. Их устройство получило название EMALS; в 2016 году его планируется установить на строящийся перспективный авианосец «Джеральд Форд», который войдет в состав американского флота в 2018 году. По неофициальным данным, опытным образцом электромагнитной катапульты также располагает Китай.
Принцип работы электромагнитной катапульты на примере EMALS.
Структурные компоненты катапульты EMALS
Электромагнитная катапульта EMALS представляет собой линейный индукционный двигатель с поочередно отключаемыми и подключаемыми сегментами. В этом пусковом устройстве специальная тележка, разгоняющая самолет, движется между двумя направляющими, в которых расположены электромагниты. При запуске электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, задействуются. Такая схема позволяет экономить энергию, поскольку отпадает необходимость держать включенным весь линейный двигатель.
Направляющие устройства EMALS
На запуск одного самолета при помощи электромагнитной катапульты необходимо в среднем сто мегаджоулей. Максимальная энергия запуска для EMALS составляет 122 мегаджоуля. Для сравнения, этот же параметр для обычной современной американской паровой катапульты, установленной на авианосце типа «Нимиц», составляет 95 мегаджоулей. Атомные установки на авианосце не смогут единовременно обеспечить электромагнитное пусковое устройство таким количеством энергии, поэтому для ее хранения будет использоваться специальная генераторная установка.
Генератор электромагнитной катапульты
Генераторная установка EMALS оснащена специальной подсистемой накопления и хранения энергии. В ней благодаря четырем массивным роторам генераторов хранится кинетическая энергия. Каждый ротор способен хранить до 100 мегаджоулей энергии, а их перезарядка после запуска занимает самое большее 45 секунд. Каждый ротор связан с циклоконвертором, который при запуске и обеспечивает электричеством линейный индукционный двигатель.
За работу электромагнитной катапульты отвечает оператор, который способен регулировать энергию разгона тележки EMALS в зависимости от типа и массы запускаемого самолета. Благодаря этому также достигается небольшая экономия энергии. Кроме того, регулировка энергии разгона позволяет не перегружать силовую конструкцию самого самолета в момент старта. В EMALS торможение тележки после запуска осуществляется не механически, как на паровой катапульте, а электромагнитными уловителями.
Длина действующего сегодня прототипа EMALS, который разрабатывается американской компанией General Atomics, составляет 91 метр. Пусковое устройство способно разогнать самолет массой 45 тонн до скорости в 240 км/ч. Для сравнения, максимальная взлетная масса палубного самолета дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye (самого тяжелого самолета ВМС США, который планируется запускать при помощи EMALS) составляет 26,1 тонны.
Преимуществом электромагнитной катапульты является то, что она занимает значительно меньше места, чем паровая катапульта. Последняя требует специального отделения под трубопроводы, паровые поршни и системы торможения. Несмотря на то, что американские EMALS будут использоваться на атомных авианосцах, такие пусковые устройства могут быть смонтированы и на корабли с обычными газотурбинными или дизельными силовыми установками. Правда, в этом случае цикл перезарядки будет превышать 45 секунд.
Самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye
К настоящему времени прототип американской электромагнитной катапульты произвел уже более ста запусков различных палубных самолетов. В их числе ─ учебный самолет T-45C Goshawk, военно-транспортный C-2A Greyhound, истребитель F/A-18E Super Hornet, самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D и перспективный истребитель F-35C Lightning II.
Споры о том, нужны или нет авианосцы нашей стране, обусловлены в основном финансами. Такие корабли недешевы. Однако без них никакой военный флот не может считаться по-настоящему океанским. И скорее всего в XXI веке ВМФ России обретет авианосные эскадры. Свидетельство тому — начало реализации катапультного проекта.
Долго я голову ломал, нужны они все-таки, или нет. Пришел к выводу, что-да. (Хотя-бы 2 шт. пока.) Будет крайне полезным, если одновременно с ними разработать стратосферный истребитель и совместить возможность его посадки на этот новый авианосец будущего (то-есть, и обычные истребители, и ветикального взлета, и стратосферный истребитель-бомбардировщик должны иметь возможность использования плавучего аэродрома.) Вот тогда, на мой взгляд, это приобретет далеко идущий смысл, это и будет новый уровень, и старые наработки не пропадут даром. Хотелось бы на вашем сайте прочитать мнение авторитеного эксперта по этой идее. А-так, как сейчас думают, будет очередное пустое разбазаривание денег и отвлечение производственных мощностей в никуда. В будущее смотреть надо.
Надо смотреть шире и дальше военных нужд. Выбрав подходящий горный рельеф, можно построить трамплин + катапульту высотой до 4-6 тысяч метров над уровнем моря и разгона до 500-700 км/ч для экономичного запуска лёгких и средних космических ракет.
Если с помощью электромагнитного поля создаются катапульты, то почему бы не использовать электромагнитное поле направленного действия (см. патент №2545160) для разгона плазмы которая будет играть роль провода… .