Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Чертеж линейного асинхронного двигателя, используемого в EMALS.

Launch System Электромагнитный Aircraft ( EMALS ) представляет собой тип системы самолета запускающего разработанный General Atomics для ВМС Соединенных Штатов . Система запускает самолет-носитель с помощью катапульты, использующей линейный асинхронный двигатель, а не обычный паровой поршень . EMALS был впервые установлен на авианосце класса Джеральд Р. Форд ВМС США , военный корабль США Джеральд Р. Форд .

Его главное преимущество заключается в том, что он более плавно ускоряет самолет, уменьшая нагрузку на его планер . По сравнению с паровыми катапультами, EMALS также меньше весит, ожидается, что он будет дешевле и требует меньше обслуживания и может запускать как более тяжелые, так и более легкие летательные аппараты, чем система с паровым поршневым приводом. Это также снижает потребность перевозчика в пресной воде, тем самым снижая потребность в энергоемком опреснении .

Сообщается, что Китай разрабатывает аналогичную систему. [1]

Дизайн и разработка [ править ]

Паровые катапульты , разработанные в 1950-х годах, доказали свою исключительную надежность. Авианосцы, оснащенные четырьмя паровыми катапультами, могли использовать как минимум одну из них 99,5% времени. [2] Однако есть ряд недостатков. Одна группа инженеров ВМФ написала: «Главный недостаток заключается в том, что катапульта работает без управления с обратной связью . Без обратной связи часто возникают большие переходные процессы в силе буксировки, которые могут повредить или сократить срок службы планера». [3] Паровая система массивная, неэффективная (4–6%), [4] и трудноуправляемая. Эти проблемы управления позволяют классу Нимицапаровые катапульты авианосца для запуска тяжелых самолетов, но не таких легких, как многие БПЛА .

Система несколько похожа на EMALS, Westinghouse «s ЭЛЕКТРОПУЛЬТ , был разработан в 1946 году , но не развернуты. [5]

Линейный асинхронный двигатель [ править ]

В EMALS используется линейный асинхронный двигатель (LIM), который использует электрические токи для создания магнитных полей, которые перемещают каретку по рельсам для запуска самолета. [6] EMALS состоит из четырех основных элементов: [7] Линейный асинхронный двигатель состоит из ряда катушек статора с той же функцией, что и кольцевые катушки статора в обычном асинхронном двигателе. Под напряжением мотор разгоняет каретку по рельсам. Только часть катушек, окружающих каретку, находится под напряжением в любой момент времени, тем самым сводя к минимуму реактивные потери. 300-футовый (91 м) LIM EMALS будет разгонять самолет массой 100 000 фунтов (45 000 кг) до 130 узлов (240 км / ч; 150 миль в час). [6]

Подсистема накопления энергии [ править ]

Во время запуска асинхронный двигатель требует большого скачка электроэнергии , превышающего то, что может обеспечить собственный источник постоянного питания корабля. Конструкция системы накопления энергии EMALS учитывает это, потребляя энергию от корабля в течение 45-секундного периода перезарядки и сохраняя энергию кинетически с помощью роторов четырех дисковых генераторов ; затем система высвобождает эту энергию (до 484 МДж) за 2–3 секунды. [8] Каждый ротор выдает до 121 МДж (34 кВтч) (примерно эквивалент одного галлона бензина ) и может быть перезаряжен в течение 45 секунд после запуска; это быстрее, чем паровые катапульты. [6]Запуск с максимальной производительностью, использующий 121 МДж энергии от каждого дискового генератора, замедляет роторы с 6400 до 5205 об / мин. [8] [9]

Подсистема преобразования энергии [ править ]

Во время запуска подсистема преобразования энергии высвобождает накопленную энергию из дисковых генераторов переменного тока с помощью циклоконвертера . [6] Циклоконвертер обеспечивает управляемую нарастающую частоту и напряжение на LIM, запитывая только небольшую часть катушек статора, которые влияют на пусковую тележку в любой данный момент. [8]

Консоли управления [ править ]

Операторы контролируют мощность через замкнутую систему . Датчики эффекта Холла на трассе следят за его работой, позволяя системе гарантировать, что она обеспечивает желаемое ускорение. Система с обратной связью позволяет EMALS поддерживать постоянное буксировочное усилие, что помогает снизить стартовые нагрузки на планер самолета. [6]

Статус программы [ править ]

Электромагнитная система запуска самолетов в Командовании авиационных систем ВМС, Лейкхерст, запускает самолет ВМС США F / A-18E Super Hornet во время испытаний 18 декабря 2010 года.

Фаза 1 испытаний на совместимость самолетов завершилась в конце 2011 года после 134 запусков (типы самолетов, включая F / A-18E Super Hornet, T-45C Goshawk, C-2A Greyhound, E-2D Advanced Hawkeye и F-35C Lightning II. ) с использованием демонстратора EMALS, установленного на военно-морской авиационной инженерной станции Лейкхерст . По завершении ACT 1 система была переконфигурирована, чтобы более полно отражать реальную конфигурацию корабля на борту USS  Gerald R. Ford , который будет использовать четыре катапульты, совместно использующие несколько накопителей энергии и подсистемы преобразования энергии. [10]

  • 1–2 июня 2010 г .: Успешный запуск вертолета McDonnell Douglas T-45 Goshawk . [11]
  • 9–10 июня 2010 г .: Успешный запуск Grumman C-2 Greyhound . [12]
  • 18 декабря 2010 г .: Успешный запуск Boeing F / A-18E Super Hornet . [13] [14]
  • 27 сентября 2011 г .: Успешный запуск Northrop Grumman E-2D Advanced Hawkeye . [15] [16]
  • 18 ноября 2011 г .: Успешный запуск Lockheed Martin F-35 Lightning II . [17]

Фаза 2 ACT началась 25 июня 2013 года и завершилась 6 апреля 2014 года после еще 310 запусков (включая запуски Boeing EA-18G Growler и McDonnell Douglas F / A-18C Hornet , а также еще один раунд испытаний с ранее использовавшимися типами самолетов. запущен во время Фазы 1). На Этапе 2 были смоделированы различные ситуации с авианосцем, включая запуски вне центра и запланированные системные сбои, чтобы продемонстрировать, что самолет может достичь конечной скорости и подтвердить критическую надежность запуска. [10]

  • Июнь 2014 г .: ВМС завершили испытания прототипа EMALS из 450 запусков пилотируемых самолетов с участием всех типов палубных самолетов, находящихся в инвентаре USN, на совместной базе МакГуайр – Дикс – Лейкхерст в ходе двух кампаний по тестированию совместимости самолетов (ACT).
  • Май 2015: Проведены первые судовые испытания на полной скорости. [18]

Доставка и развертывание [ править ]

28 июля 2017 г. лейтенант-коммандер. Джейми «Тренер», попавший под удар 23-й авиационной испытательной и оценочной эскадрильи (VX-23), выполнил первый запуск катапульты EMALS с USS Gerald R. Ford (CVN-78) на F / A-18F Super Hornet . [19]

Преимущества [ править ]

По сравнению с паровыми катапультами, EMALS меньше весит, занимает меньше места, требует меньше обслуживания и рабочей силы, более надежен, быстрее заряжается и потребляет меньше энергии. Паровые катапульты, которые используют около 1350 фунтов (610 кг) пара на запуск, имеют обширные механические, пневматические и гидравлические подсистемы. [8] EMALS не использует пар, что делает его подходящим для планируемых ВМС США полностью электрических кораблей. [20]

По сравнению с паровыми катапультами, EMALS может управлять характеристиками запуска с большей точностью, что позволяет запускать больше типов самолетов, от тяжелых истребителей до легких беспилотных самолетов. [20] Имея до 121 мегаджоулей, каждый из четырех дисковых генераторов переменного тока в системе EMALS может выдавать на 29 процентов больше энергии, чем паровая катапульта, примерно равная 95 МДж. [8] EMALS, с их запланированным КПД преобразования энергии 90%, также будет более эффективным, чем паровые катапульты, эффективность которых составляет всего 5%. [6]

Критика [ править ]

В мае 2017 года президент Дональд Трамп раскритиковал EMALS во время интервью Time , заявив, что по сравнению с традиционными паровыми катапультами «цифровые технологии стоят на сотни миллионов долларов больше, и это никуда не годится». [21] [22] [23] [24]

Критика президента Трампа была поддержана в крайне критическом отчете Пентагона за 2018 год, в котором подчеркивалось, что надежность EMALS оставляет желать лучшего и что средний уровень критических отказов в девять раз превышает пороговые требования ВМС. [25]

Надежность [ править ]

В 2013 году 201 из 1967 тестовых запусков потерпел неудачу, что составляет более 10 процентов. [ необходима цитата ]

С учетом текущего состояния системы, самые щедрые данные, доступные в 2013 году, показали, что EMALS имеет средний показатель «наработки на отказ» 1 из 240 [26].

Согласно отчету за март 2015 года: «Исходя из ожидаемого роста надежности, частота отказов для последних сообщенных средних циклов между критическими отказами была в пять раз выше, чем следовало ожидать. По состоянию на август 2014 года ВМС сообщили, что было произведено более 3017 запусков. были проведены на испытательном полигоне в Лейкхерсте, но не предоставили DOT&E [Директору по эксплуатационным испытаниям и оценке] обновленную информацию о сбоях ». [27]

В тестовой конфигурации EMALS не мог запускать истребители с установленными внешними подвесными баками . «Военно-морской флот разработал исправления для устранения этих проблем, но тестирование с пилотируемыми самолетами для проверки исправлений было отложено до 2017 года». [28]

В июле 2017 года система успешно прошла испытания в море на корабле « Джеральд Р. Форд» . [29]

В отчете DOT & E за декабрь 2019 года говорится: «Во время первых запусков с борта 747 кораблей EMALS потерпел 10 критических сбоев. Это намного ниже требований к среднему циклу между критическими отказами » [30]

EMALS часто выходит из строя и ненадежен, сообщил директор по тестированию Пентагона Роберт Белер после оценки 3975 циклов на USS Gerald R. Ford с ноября 2019 по сентябрь 2020 года. [31]

Системы, которые используют или будут использовать EMALS [ править ]

Китай [ править ]

Контр - адмирал Инь Чжо из ВМС Китая сказал , что следующий авианосец Китая также будет иметь электромагнитную систему запуска самолетов. [32] В 2012 году средства массовой информации заметили несколько прототипов, а самолет, способный запускать электромагнитный пуск, проходит испытания в исследовательском центре ВМС Китая. [33] [34]

Согласно отчету, опубликованному в июле 2017 года, строительство авианосца Type 003 было перенесено с целью выбора между паровой или электромагнитной катапультой, и последние результаты конкурса показывают, что электромагнитные пусковые установки будут использоваться на авианосце Type 003. [35] [36]

Военный командующий Китая заявляет, что был совершен прорыв в области электромагнитных систем запуска для авианосцев, и будет использовать такую ​​систему на третьем авианосце, который Китай построит после Type 002 . Пусковая система питается от ископаемого топлива через генераторы и конденсаторы. [37] [38] [39] Разработкой авианосца Type 003 руководит контр-адмирал Ма Вейминг .

Индия [ править ]

Военно- морской флот Индии проявил интерес к установке EMALS на планируемый суперкарнер CATOBAR INS  Vishal . [40] [41] [42] Индийское правительство проявило интерес к производству электромагнитной системы запуска самолетов на местном уровне с помощью General Atomics . [43]

Концепция наземного вагона предназначена для гражданского использования и продвигает идею электромагнитной системы запуска самолета на один шаг вперед, при этом все шасси остается на взлетно-посадочной полосе как для взлета, так и для посадки . [44]

Россия [ править ]

Российская Объединенная судостроительная корпорация (ОСК) разрабатывает новые стартовые системы для боевых самолетов на базе авианосцев, сообщил ТАСС президент ОСК Алексей Рахманов 4 июля 2018 года [45].

Соединенное Королевство [ править ]

Компания Converteam UK работала над системой электромагнитной катапульты (EMCAT) для авианосца класса Queen Elizabeth . [46] В августе 2009 года возникло предположение, что Великобритания может отказаться от STOVL F-35B для модели CTOL F-35C , что означало бы, что авианосцы, построенные для работы с обычными взлетно-посадочными самолетами, использующими разработанные Великобританией непаровые самолеты Катапульты EMCAT. [47] [48]

В октябре 2010 года правительство Великобритании объявило, что купит F-35C, используя еще не определившуюся систему CATOBAR . В декабре 2011 года был подписан контракт с General Atomics из Сан-Диего на разработку EMALS для авианосцев класса Queen Elizabeth . [46] [49] Однако в мае 2012 года правительство Великобритании отменило свое решение после того, как прогнозируемые расходы выросли вдвое по сравнению с первоначальной оценкой, а поставка была перенесена на 2023 год, отменив вариант F-35C и вернувшись к своему первоначальному решению о покупке СТОВЛ Ф-35Б. [50]

Соединенные Штаты [ править ]

EMALS был разработан для авианосцев класса Джеральд Р. Форд . [51] Предложение переоборудовать его в авианосцы класса Nimitz было отклонено. Джон Шэнк сказал: «Самые большие проблемы, с которыми сталкивается класс Nimitz, - это ограниченные возможности выработки электроэнергии и вызванное модернизацией увеличение веса корабля и эрозия запаса центра тяжести, необходимого для поддержания устойчивости корабля». [52]

См. Также [ править ]

  • Катушка
  • Рейлган
  • Массовый драйвер
  • Современные авианосцы ВМС США
  • Морская авиация

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Началась гонка электромагнитных вооружений: Китай тоже делает рельсотроны» . Популярная наука . 23 ноября 2015.
  2. ^ Шэнк, Джон. Модернизация авианосного флота США , стр. 80.
  3. ↑ Дойл, Майкл, Дуглас Сэмюэл, Томас Конвей и Роберт Климовски. «Электромагнитная система запуска самолета - ЭМАЛС». Военно-морская авиационная инженерная станция Лейкхерст. 1 марта. п. 1.
  4. ^ Дойл, Майкл, "Электромагнитная система запуска самолета - EMALS". п. 1.
  5. ^ Excell, Джон (30 октября 2013). «Октябрь 1946 года - Westinghouse представляет Electropult» . Инженер . Проверено 30 июня 2017 года .
  6. ^ a b c d e f Швебер, Билл (11 апреля 2002 г.). «Как это работает» . Журнал EDN . Проверено 7 ноября 2014 .
  7. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинального 10 февраля 2009 года . Источник +29 Февраля +2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  8. ^ a b c d e Дойл, Сэмюэл и Конвей, Климовски (15 апреля 1994 г.). "Электромагнитная система запуска самолетов - ЭМАЛС" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 октября 2004 года. Дойл, Сэмюэл и Конвей, Климовски (1995). "Электромагнитная система запуска самолетов - ЭМАЛС" (PDF) . IEEE Transactions on Magnetics . 31 (1): 528. Bibcode : 1995ITM .... 31..528D . DOI : 10.1109 / 20.364638 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Бендер, Дональд (май 2015 г.). «Маховики» (PDF) . Отчет Sandia (SAND2015–3976): 21.
  10. ^ a b «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 28 октября 2014 года . Проверено 1 апреля 2015 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  11. ^ "EMALS запускает первый ястреб-тетеревятник - NAVAIR - Командование авиационных систем ВМС США - Исследования, разработка, приобретение, испытания и оценка авиации ВМС и корпуса морской пехоты" . Navair.navy.mil .
  12. ^ «Фоторепортаж: EMALS успешно запускает первую борзую - NAVAIR - Командование авиационных систем ВМС США - Исследования, разработка, приобретение, испытания и оценка авиации ВМС и Корпуса морской пехоты» . Navair.navy.mil .
  13. ^ «НАВАИР - командование авиационных систем ВМС США - Авиационные исследования, разработка, приобретение, испытания и оценка военно-морского флота и корпуса морской пехоты» . Navair.navy.mil .
  14. ^ "USN предпринимает первый запуск EMALS Hornet". Ежемесячно AirForces . No. 275. Key Publishing Ltd . Март 2011. с. 18. ISSN 0955-7091 . 
  15. ^ «Новая электромагнитная катапульта ВМС„реальная сглаживать “ » . Ньюбери Парк Пресс. 28 сентября 2011 . Проверено 4 октября 2011 года .
  16. ^ "Новая система запуска носителя протестирована" . Индустрия безопасности . United Press International . 3 октября 2011 . Проверено 4 октября 2011 года .
  17. ^ "F-35C запускает с emals" . 28 ноября 2011 г.
  18. ^ "ВМС объявляют об успешном испытании электромагнитной катапульты на CVN 78" . Imperialvalleynews.com . Перевозчики PEO. 15 мая 2015 . Дата обращения 16 мая 2015 .
  19. ^ «Местный пилот пилотирует первый самолет, приземлившийся на военный корабль США Джеральд Форд» . Fox 8 Кливленд . 29 июля 2017 . Дата обращения 2 августа 2017 .
  20. ^ a b Лоу, Кристиан (5 апреля 2007 г.). "Defense Tech: EMALS: катапульта нового поколения" . Архивировано из оригинального 20 июня 2010 года . Проверено 27 февраля 2008 года .
  21. ^ «Прочтите интервью Дональда Трампа с TIME о том, как быть президентом» . Время . Дата обращения 11 мая 2017 .
  22. ^ Times, Navy. «ВМС должны вернуться к« чертовой паре »на авианосце, - говорит Трамп» . Navy Times . Проверено 26 июня 2017 года .
  23. ^ « « Вы должны быть Альбертом Эйнштейном, чтобы понять это »: Трамп нацелен на новую катапульту самолета ВМФ» . Вашингтон Пост . Проверено 26 июня 2017 года .
  24. ^ «Мама General Atomics на критике« проклятого пара »Трампа новой катапульты-носителя» . Сан-Диего Юнион-Трибюн . Проверено 30 июня 2017 года .
  25. ^ "Проблемный Ford Carrier ВМФ делает скромный прогресс" .
  26. ^ «Директор по эксплуатационным испытаниям и оценке: Годовой отчет за 2013 финансовый год» (PDF) . Dote.osd.mil . Проверено 30 июня 2017 года .
  27. ^ Тайлер Роговей. «Миф о параллелизме Пентагона теперь доступен в размерах суперсредств» . Foxtrotalpha.jalopnik.com . Проверено 30 июня 2017 года .
  28. ↑ О'Руркер, Рональд (18 мая 2017 г.). «Программа авианосцев класса Navy Ford (CVN-78): история вопроса и проблемы для Конгресса» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Исследовательская служба Конгресса.
  29. ^ Ла Грон, Сэм (28 июля 2017). "ВИДЕО: Военный корабль США Джеральд Р. Форд совершил первую посадку с задержанием, запуск катапульты" . Новости USNI . Военно-морской институт США. Архивировано 23 декабря 2017 года . Проверено 30 ноября 2017 года .
  30. ^ «Программа авианосца класса Navy Ford (CVN-78): Предпосылки и проблемы для Конгресса» (PDF) . Исследовательская служба Конгресса США. 28 июля 2020. с. 21 . Дата обращения 30 июля 2020 .
  31. ^ "Самый дорогой авианосец ВМФ, когда-либо пытающийся получить самолеты на борту, вне палубы" . Bloomberg.com . 9 января 2021 . Проверено 20 февраля 2021 года .
  32. ^ «Китайский авианосец должен сократить разрыв со своим американским коллегой» . english.peopledaily.com.cn . Жэньминь жибао. 18 октября 2013 . Проверено 18 октября 2013 года .
  33. ^ "实验室 中 的 中国 电磁 弹射 器! 高清 图 震撼人心! - 海军 论坛 - 社区" . Bbs.tiexue.net (на китайском языке) . Проверено 30 июня 2017 года .
  34. ^ "简 氏: 中国 试飞 改进型 歼 -15 或 用于 测试 电磁 弹射 器 _ 《参考 消息》 官方 网站" . Cankaoxiaoxi.com (на китайском языке) . Проверено 30 июня 2017 года .
  35. ^ «Третий авианосец Китая будет первым, кто использует паровые катапульты для запуска самолетов» . ибада . 12 февраля 2017.
  36. ^ "Китай исследует систему запуска электромагнитного носителя" . AIN онлайн . 6 июля 2017.
  37. ↑ «Прорыв в создании самой современной реактивной системы запуска на втором отечественном авианосце Китая» . SCMP . 1 ноября 2017 г.
  38. ^ «Новый авианосец Китая будет использовать усовершенствованную систему запуска реактивных двигателей» . Дипломат . 1 ноября 2017 г.
  39. ^ «Китай утверждает, что разработал электромагнитную катапульту с обычным приводом» . Джейн 360 . 2 ноября 2017. Архивировано из оригинала 11 ноября 2017 года . Проверено 16 ноября 2017 года .
  40. ^ "ВМС Индии ищут систему EMALS для второго авианосца класса Викрант" . Военно-морская техника . Проверено 30 июня 2017 года .
  41. ^ "Индия планирует 65 000-тонный военный корабль" . Новый индийский экспресс . 6 августа 2012 . Проверено 30 июня 2017 года .
  42. ^ Анкит Panda, The Diplomat. «Эта американская технология может дать индийским авианосцам важное преимущество» . Дипломат . Проверено 30 июня 2017 года .
  43. ^ Министр обороны посетит Индию в мае для продвижения авианосных технологий , The Times of India , 5 апреля 2015 г.
  44. ^ Рохач, Даниэль; Воскуйл, Марк; Рохач, Йожеф; Schoustra, Роммерт-Ян (2013). «Предварительная оценка воздействия на окружающую среду, связанного с взлетом и посадкой самолетов, поддерживаемых наземным (MAGLEV) двигателем» . Журнал аэрокосмических операций (2): 161.
  45. ^ "Россия разрабатывает новые катапульты для авианосцев" . ТАСС. 4 июля 2018 . Проверено 14 июля 2018 года .
  46. ^ a b «Converteam разрабатывает систему запуска катапульты для британских авианосцев» Тим Фиш, Jane's . 26 июля 2010 г.
  47. ^ "Великобритания переосмысливает порядок реактивных прыжков" . UPI.com. 12 августа 2009 . Проверено 14 августа 2009 года .
  48. ^ Хардинг, Томас (12 августа 2009 г.). «Работа в сфере обороны в опасности» . Лондон: Telegraph.co . Проверено 14 августа 2009 года .
  49. ^ "Канал новостей - Домашняя страница - flightglobal.com" . Flightglobal.com .
  50. ^ «Официально: Великобритания будет летать на F-35B JSF» . Defensetech.org . Проверено 19 июля 2012 года .
  51. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинального 28 сентября 2012 года . Проверено 11 сентября 2018 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  52. ^ Шэнк, Джон. Модернизация парка авианосцев США: ускорение производства CVN 21 по сравнению с заправкой среднего возраста. Санта-Моника: Rand Corporation, 2005. стр. 76.

Внешние ссылки [ править ]

  • "Электромагнитная система запуска самолетов - EMALS" , GlobalSecurity.org
  • «Электропульт»
  • Система запуска самолета на электромагнитном рельсе, часть 1: цели и принципы EEWorldonline.com
  • Система запуска самолетов с электромагнитным рельсом, часть 2: реализация и проблемы EEWorldonline.com