Jump to content

Электромагнитная система запуска самолетов

Иллюстрация EMALS
Чертеж линейного асинхронного двигателя, используемого в EMALS.

Электромагнитная система запуска самолетов ( EMALS ) представляет собой тип электромагнитной катапультной системы, разработанной компанией General Atomics для ВМС США . Система запускает палубные самолеты с помощью катапульты, в которой используется линейный асинхронный двигатель, а не обычный паровой поршень . Впервые система EMALS была установлена ​​на головном корабле авианосца Джеральд Р. Форд класса , USS Gerald R. Ford .

Его главное преимущество заключается в том, что он более плавно разгоняет самолеты, оказывая меньшую нагрузку на их планер . По сравнению с паровыми катапультами, EMALS также весит меньше, будет стоить дешевле и потребует меньшего обслуживания, а также может запускать как более тяжелые, так и более легкие самолеты, чем система с паровым поршневым приводом. Это также снижает потребность перевозчика в пресной воде, тем самым снижая потребность в энергоемком опреснении .

Проектирование и разработка

[ редактировать ]

, разработанные в 1950-х годах, Паровые катапульты оказались исключительно надежными. Авианосцы, оснащенные четырьмя паровыми катапультами, могли использовать хотя бы одну из них в 99,5% случаев. [1] Однако есть ряд недостатков. Одна группа инженеров ВМФ написала: «Главный недостаток заключается в том, что катапульта работает без управления с обратной связью . При отсутствии обратной связи часто возникают большие переходные процессы в силе буксировки, которые могут повредить или сократить срок службы планера». [2] Паровая система массивна, неэффективна (4–6% полезной работы), [3] и трудно контролировать. Эти проблемы управления позволяют «Нимиц» класса паровым катапультам авианосца запускать тяжелые самолеты, но не такие легкие, как многие беспилотные летательные аппараты .

Система, несколько похожая на EMALS, , электропульт Westinghouse . была разработана в 1946 году, но так и не была внедрена [4]

Линейный асинхронный двигатель

[ редактировать ]

В EMALS используется линейный асинхронный двигатель (LIM), который использует переменный ток (AC) для генерации магнитных полей, которые перемещают каретку по рельсам для запуска самолета. [5] [6] EMALS состоит из четырех основных элементов: [7] Линейный асинхронный двигатель состоит из ряда катушек статора с той же функцией, что и круглые катушки статора в обычном асинхронном двигателе. При подаче питания двигатель ускоряет каретку по рельсам. Только секция катушек, окружающая каретку, находится под напряжением в любой момент времени, что минимизирует реактивные потери. LIM EMALS длиной 300 футов (91 м) может разогнать самолет массой 100 000 фунтов (45 000 кг) до 130 узлов (240 км / ч; 150 миль в час). [6]

Подсистема хранения энергии

[ редактировать ]

Во время запуска асинхронному двигателю требуется большой всплеск электрической энергии , превышающий то, что может обеспечить собственный источник непрерывной энергии корабля. Конструкция системы накопления энергии EMALS учитывает это, забирая энергию от корабля в течение 45-секундного периода перезарядки и сохраняя энергию кинетически с использованием роторов четырех дисковых генераторов переменного тока ; затем система выделяет эту энергию (до 484 МДж) за 2–3 секунды. [8] Каждый ротор выдает до 121 МДж (34 кВтч) (приблизительно эквивалент одного галлона бензина ) и может быть перезаряжен в течение 45 секунд после запуска; это быстрее, чем паровые катапульты. [6] Запуск с максимальной производительностью с использованием энергии 121 МДж от каждого дискового генератора замедляет роторы с 6400 об/мин до 5205 об/мин. [8] [9]

Подсистема преобразования энергии

[ редактировать ]

Во время запуска подсистема преобразования энергии высвобождает накопленную энергию из дисковых генераторов переменного тока с помощью циклоконвертера . [6] Циклоконвертер обеспечивает контролируемое повышение частоты и напряжения для LIM, подавая питание только на небольшую часть катушек статора, которые воздействуют на стартовую каретку в любой данный момент. [8]

Пульты управления

[ редактировать ]

Операторы контролируют мощность через систему замкнутого цикла . Датчики Холла на гусенице следят за ее работой, позволяя системе обеспечить необходимое ускорение. Система с замкнутым контуром позволяет EMALS поддерживать постоянную силу буксировки, что помогает снизить стартовые нагрузки на планер самолета. [6]

Статус программы

[ редактировать ]
ВМС США Электромагнитная система запуска самолетов в командовании военно-морских авиационных систем в Лейкхерсте запускает самолет F / A-18E Super Hornet во время испытаний 18 декабря 2010 г.

Фаза 1 испытаний на совместимость самолетов (ACT) 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 базе Лейкхерст . По завершении АКТ 1 система была переконфигурирована, чтобы более точно отражать фактическую конфигурацию корабля на борту авианосца «Джеральд Р. Форд» , который будет использовать четыре катапульты, совместно использующие несколько накопителей энергии и подсистем преобразования энергии. [10]

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 одного раунда испытаний с самолетами предыдущих типов). запущен на этапе 1). На этапе 2 были смоделированы различные ситуации с авианосцем, включая запуски со смещением от центра и запланированные сбои систем, чтобы продемонстрировать, что самолет может достичь конечной скорости, и подтвердить надежность, критическую для запуска. [10]

  • Июнь 2014 г.: Военно-морской флот завершил испытания прототипа EMALS 450 запусков пилотируемых самолетов с участием каждого типа палубных самолетов, имеющихся в арсенале ВМС США, на совместной базе МакГуайр-Дикс-Лейкхерст в ходе двух кампаний по тестированию совместимости самолетов (ACT).
  • Май 2015 г.: Проведены первые полноскоростные корабельные испытания. [18]

Доставка и развертывание

[ редактировать ]

28 июля 2017 г. лейтенант-коммандер. Джейми «Тренер» Страк из 23-й воздушной испытательной и оценочной эскадрильи (VX-23) выполнил первый запуск катапульты EMALS с авианосца Джеральд Р. Форд (CVN-78) на самолете F / A-18F Super Hornet . [19]

было выполнено 8000 циклов запуска/восстановления К апрелю 2021 года с использованием EMALS и тормозной системы AAG на борту военного корабля США «Джеральд Р. Форд» . В USN также заявили, что подавляющее большинство этих циклов произошло в предыдущие 18 месяцев и что 351 пилот прошел обучение по EMALS/AAG. [20]

Преимущества

[ редактировать ]

По сравнению с паровыми катапультами, EMALS меньше весит, занимает меньше места, требует меньше обслуживания и рабочей силы, теоретически может быть более надежным, быстрее перезаряжается 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 полностью электрических кораблей ВМС США. [21]

По сравнению с паровыми катапультами, EMALS может контролировать характеристики запуска с большей точностью, что позволяет запускать больше типов самолетов, от тяжелых истребителей до легких беспилотных самолетов. [21] Имея доступную мощность до 121 мегаджоуля, каждый из четырех дисковых генераторов переменного тока в системе EMALS может обеспечить на 29% больше энергии, чем примерно 95 МДж паровой катапульты. [8] EMALS с запланированным КПД преобразования энергии 90% также будет более эффективным, чем паровые катапульты, которые достигают КПД только 5%. [6]

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 бесполезно». [22] [23] [24] [25]

Критика президента Трампа была поддержана весьма критическим докладом 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 ВМФ. [26]

Надежность

[ редактировать ]

В 2013 году на полигоне Лейкхерст, штат Нью-Джерси, 201 из 1967 испытательных пусков потерпели неудачу, что дает 10% процент неудач в серии испытаний. Учитывая нынешнее состояние системы, самые щедрые цифры, доступные в 2013 году, показали, что средний показатель «времени наработки на отказ» EMALS составляет 1 из 240. [27] : 188 

Согласно отчету за март 2015 года: «С учетом ожидаемого роста надежности, частота отказов для последнего зарегистрированного среднего цикла 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 Лейкхерст, но не предоставили DOT&E [Директору по эксплуатационным испытаниям и оценке] обновленную информацию о сбоях». [28]

В тестовой конфигурации ЭМАЛС не могла запускать истребители с установленными подвесными баками . «Военно-морской флот разработал исправления для устранения этих проблем, но испытания с пилотируемыми самолетами для проверки исправлений перенесены на 2017 год». [29]

В июле 2017 года система прошла успешные испытания в море на авианосце USS Gerald R. Ford . [30]

В отчете DOT&E за январь 2021 года говорилось: «Во время 3975 запусков катапульт [...] EMALS продемонстрировала достигнутую надежность в 181 средний цикл между отказами эксплуатационных миссий (MCBOMF) [...] Эта надежность значительно ниже требования в 4166 MCBOMF. " [31] EMALS часто выходит из строя и ненадежна, сообщил директор по испытаниям Пентагона Роберт Белер после оценки 3975 циклов на авианосце USS Gerald R. Ford с ноября 2019 года по сентябрь 2020 года. [32]

В апреле 2022 года контр-адмирал Шейн Г. Гахаган из Командования авиационных систем ВМС заявил, что, несмотря на сообщения об обратном, система работает нормально и на авианосце США Джеральд Р. Форд за последние два года было обнаружено 8500 «котов и ловушек». годы. [33]

важная веха - 10 000 успешных запусков катапульт и задержанных приземлений на борту военного корабля США Джеральд Р. Форд . 25 июня 2022 года была достигнута [34] [35]

В отчете GAO за июнь 2022 года говорится: «Военно-морской флот также продолжает бороться с надежностью». электромагнитной системы запуска самолета и усовершенствованное тормозное устройство, необходимое для удовлетворения требований В отчете также указывается, что ВМС не ожидают, что EMALS и AAG достигнут целей по надежности до «2030-х годов». [36]

Операторы

[ редактировать ]

Текущие операторы

[ редактировать ]

Соединенные Штаты

[ редактировать ]

ВМС США являются первыми пользователями General Atomic EMALS. Оборудован на авианосце типа «Джеральд Р. Форд» (в строю).

Потенциальные операторы

[ редактировать ]

Военно-морской флот Франции активно планирует строительство будущего авианосца и нового флагмана. На французском языке он известен как Porte-avions de nouvelle génération (авианосец нового поколения) или под аббревиатурой PANG . Корабль будет оснащен атомной установкой и катапультной системой EMALS. Ожидается, что строительство PANG начнется примерно в 2025 году и вступит в строй в 2038 году, когда авианосец « Шарль де Голль» должен выйти из строя. [37]

ВМС Индии проявили интерес к установке системы EMALS на планируемом CATOBAR авианосце INS Vishal . [38] [39] [40] Индийское правительство проявило интерес к производству электромагнитной системы запуска самолетов на местном уровне при содействии General Atomics . [41]

Великобритания

[ редактировать ]

Компания Converteam UK работала над системой электромагнитной катапульты (EMCAT) для Queen Elizabeth авианосца класса . [42] В августе 2009 года возникли предположения, что Великобритания может отказаться от STOVL F-35B в пользу модели CTOL F-35C , что означало бы, что авианосцы будут построены для эксплуатации самолетов с обычным взлетом и посадкой с использованием разработанных в Великобритании непаровых катапульт EMCAT. [43] [44]

В октябре 2010 года правительство Великобритании объявило, что купит F-35C, используя еще не определившуюся систему CATOBAR . из Сан-Диего был подписан контракт В декабре 2011 года с компанией General Atomics на разработку EMALS для авианосцев класса Queen Elizabeth . [42] [45] Однако в мае 2012 года правительство Великобритании отменило свое решение после того, как прогнозируемые затраты выросли вдвое по сравнению с первоначальной сметой, а поставки были перенесены на 2023 год, отменив вариант F-35C и вернувшись к своему первоначальному решению о покупке STOVL F-35B. [46]

Другое развитие

[ редактировать ]

В 2000-х годах Китай разработал электромагнитную катапульту для авианосцев, но с другим техническим подходом. среднего напряжения . постоянного тока Китайцы внедрили систему передачи электроэнергии [47] вместо катапультной системы переменного тока, разработанной в США. [48] [49]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Шанк, Джон. Модернизация авианосного флота США , с. 80.
  2. ^ Дойл, Майкл, Дуглас Сэмюэл, Томас Конвей и Роберт Климовски. «Электромагнитная система запуска самолетов – ЭМАЛС». База военно-морской авиации Лейкхерст. 1 марта. п. 1.
  3. ^ Дойл, Майкл, «Электромагнитная система запуска самолетов - EMALS». п. 1.
  4. ^ Экселл, Джон (30 октября 2013 г.). «Октябрь 1946 года – Westinghouse представляет Electropult» . Инженер . Проверено 30 июня 2017 г.
  5. ^ «EMALS: Учимся запускать» . Провод Новой Англии . 4 мая 2020 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Швебер, Билл (11 апреля 2002 г.). «Как это работает» . Журнал ЭДН . Проверено 7 ноября 2014 г.
  7. ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 10 февраля 2009 года . Проверено 29 февраля 2008 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  8. ^ Перейти обратно: а б с д и Дойл, Сэмюэл; Конвей, Климовски (15 апреля 1994 г.). «Электромагнитная система запуска самолетов - EMALS» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 октября 2004 года. Дойл, Сэмюэл; Конвей, Климовски (1995). «Электромагнитная система запуска самолетов - EMALS» (PDF) . Транзакции IEEE по магнетизму . 31 (1): 528. Бибкод : 1995ITM....31..528D . дои : 10.1109/20.364638 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Бендер, Дональд (май 2015 г.). «Маховики» (PDF) . Отчет Сандиа (SAND2015–3976): 21.
  10. ^ Перейти обратно: а б «EMALS начнет испытания салазок на CVN 78 в конце 2015 года — IHS Jane's 360» . Архивировано из оригинала 28 октября 2014 года . Проверено 1 апреля 2015 г.
  11. ^ «EMALS запускает первый «Ястреб-тетеревятник» - NAVAIR - Командование авиационных систем ВМС США - Исследования, разработки, приобретение, испытания и оценка авиации ВМС и Корпуса морской пехоты» . Navair.navy.mil . Архивировано из оригинала 23 декабря 2011 года . Проверено 17 июня 2011 г.
  12. ^ «Фоторепортаж: EMALS успешно запустила первый самолет Greyhound – NAVAIR – Командование авиационных систем ВМС США – Исследования, разработки, приобретение, испытания и оценка авиации ВМС и Корпуса морской пехоты» . Navair.navy.mil . Архивировано из оригинала 23 декабря 2011 года . Проверено 17 июня 2011 г.
  13. ^ «NAVAIR – Командование авиационных систем ВМС США – Исследования, разработки, приобретение, испытания и оценка авиации ВМС и морской пехоты» . Navair.navy.mil . Архивировано из оригинала 26 декабря 2010 года . Проверено 21 декабря 2010 г.
  14. ^ «USN предпринимает первый запуск EMALS Hornet» . Ежемесячник ВВС . № 275. ООО «Кей Паблишинг» . Март 2011. с. 18. ISSN   0955-7091 .
  15. ^ «Новая электромагнитная катапульта ВМФ «очень гладкая» » . Ньюбери Парк Пресс. 28 сентября 2011 года . Проверено 4 октября 2011 г.
  16. ^ «Испытана новая система запуска авианосца» . Индустрия безопасности . Юнайтед Пресс Интернэшнл . 3 октября 2011 года . Проверено 4 октября 2011 г.
  17. ^ "F-35C стартует с эмалов" . 28 ноября 2011 г.
  18. ^ «ВМФ объявляет об успешных испытаниях электромагнитной катапульты на CVN 78» . Imperialvalleynews.com . Перевозчики ПЭО. 15 мая 2015 года . Проверено 16 мая 2015 г.
  19. ^ «Местные пилоты впервые приземлились на авианосец Джеральд Форд» . Фокс 8 Кливленд . 29 июля 2017 года . Проверено 2 августа 2017 г.
  20. ^ «EMALS и AAG восстановили 8000 самолетов, которые были запущены до завершения испытаний и испытаний Ford после доставки | NAVAIR» . www.navair.navy.mil . Проверено 11 августа 2021 г.
  21. ^ Перейти обратно: а б Лоу, Кристиан (5 апреля 2007 г.). «Оборонные технологии: EMALS: катапульта следующего поколения» . Архивировано из оригинала 20 июня 2010 года . Проверено 27 февраля 2008 г.
  22. ^ «Читайте интервью Дональда Трампа журналу TIME о том, как он был президентом» . Время . Проверено 11 мая 2017 г.
  23. ^ Таймс, ВМС (11 мая 2017 г.). «Военно-морской флот должен вернуться к «проклятому пару» на авианосце, — говорит Трамп» . «ВМС Таймс» . Проверено 26 июня 2017 г.
  24. ^ « Надо быть Альбертом Эйнштейном, чтобы это понять»: Трамп нацелился на новую авиационную катапульту ВМФ» . Вашингтон Пост . Проверено 26 июня 2017 г.
  25. ^ «Дженерал Атомикс умолчала о «чёртовой паровой» критике Трампа в адрес новой катапульты авианосца» . Сан-Диего Юнион-Трибьюн . Проверено 30 июня 2017 г.
  26. ^ Маклири, Пол (25 июня 2018 г.). «Проблемный авианосец Форд ВМФ добился скромных успехов» . Прорыв защиты.
  27. ^ «Директор по эксплуатационным испытаниям и оценке: Годовой отчет за 2013 финансовый год» . Dote.osd.mil . Проверено 30 июня 2017 г.
  28. ^ Тайлер Рогоуэй (17 июня 2015 г.). «Миф Пентагона о параллелизме теперь доступен в размере суперперевозчика» . Foxtrotalpha.jalopnik.com . Проверено 30 июня 2017 г.
  29. ^ О'Руркер, Рональд (18 мая 2017 г.). «Программа авианосцев класса Navy Ford (CVN-78): предыстория и проблемы для Конгресса» (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Исследовательская служба Конгресса.
  30. ^ ЛаГрон, Сэм (28 июля 2017 г.). «ВИДЕО: Военный корабль США Джеральд Р. Форд совершает первую задержанную посадку и запуск катапульты» . Новости USNI . Военно-морской институт США. Архивировано из оригинала 23 декабря 2017 года . Проверено 30 ноября 2017 г.
  31. ^ «Программа авианосцев класса Navy Ford (CVN-78): предыстория и проблемы для Конгресса» (PDF) . Исследовательская служба Конгресса. 25 марта 2021 г. с. 28 . Проверено 10 апреля 2021 г.
  32. ^ «Самый дорогой авиаперевозчик ВМФ за всю историю изо всех сил пытается запустить самолеты за пределы палубы» . Bloomberg.com . 9 января 2021 г. Проверено 20 февраля 2021 г.
  33. ^ Тейлор, Дэниел П. (4 апреля 2022 г.). «Адмирал программ EMALS и AAG: «Это работает» » . seapowermagazine.org . Проверено 9 сентября 2022 г.
  34. ^ «General Atomics EMALS и AAG Systems на CVN 78 достигли рубежа в 10 000 «Кошек и ловушек»» . 13 июля 2022 г.
  35. ^ «EMALS и AAG достигли 10 000 запусков и подъемов самолетов» . navair.navy.mil . 5 июля 2022 г. Проверено 9 сентября 2022 г.
  36. ^ «Ежегодная оценка систем вооружения ГАО-22-105230» (PDF) . gao.gov . Счетная палата правительства США. Июнь 2022 г. Архивировано (PDF) из оригинала 5 октября 2022 г. . Проверено 11 октября 2022 г. [ нужна страница ]
  37. ^ Маккензи, Кристина (8 декабря 2020 г.). «Макрон дает старт французской гонке по строительству нового атомного авианосца» . Новости обороны . Проверено 22 декабря 2020 г.
  38. ^ «ВМС Индии ищут систему EMALS для второго авианосца класса «Викрант» . Военно-морская техника. 29 мая 2013 года . Проверено 30 июня 2017 г.
  39. ^ «Индия планирует построить военный корабль водоизмещением 65 000 тонн» . Новый Индийский экспресс . 6 августа 2012 года. Архивировано из оригинала 9 августа 2012 года . Проверено 30 июня 2017 г.
  40. ^ Анкит Панда, Дипломат. «Эта американская технология может дать индийским авианосцам важное преимущество» . Дипломат . Проверено 30 июня 2017 г.
  41. министр обороны посетит Индию в мае, чтобы продвигать технологии авианосцев , The Times of India , 5 апреля 2015 г.
  42. ^ Перейти обратно: а б «Converteam разрабатывает катапультную систему запуска для британских авианосцев», Тим Фиш, Jane's . 26 июля 2010 г.
  43. ^ «Британия переосмысливает порядок использования прыжковых самолетов» . ЮПИ.com. 12 августа 2009 года . Проверено 14 августа 2009 г.
  44. ^ Хардинг, Томас (12 августа 2009 г.). «Работа оборонных предприятий под угрозой» . Лондон: Telegraph.co. Архивировано из оригинала 12 ноября 2009 года . Проверено 14 августа 2009 г.
  45. ^ «Новостной канал – Домашняя страница – Flightglobal.com» . Flightglobal.com .
  46. ^ «Официально: Великобритания будет летать на F-35B JSF» . Defensetech.org . Проверено 19 июля 2012 г.
  47. ^ Гади, Франц-Стефан (6 ноября 2017 г.). «Новый китайский авианосец будет использовать усовершенствованную систему реактивного запуска» . Дипломат .
  48. ^ «EMALS: Учимся запускать» . Провод Новой Англии . 4 мая 2020 г.
  49. ^ Йео, Майк (9 ноября 2017 г.). «Китай заявляет о прорыве в электромагнитной системе запуска авианосца» . Новости обороны .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 339dc7836f2757f4c829e74323119d3c__1709357160
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/33/3c/339dc7836f2757f4c829e74323119d3c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Electromagnetic Aircraft Launch System - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)