Трамплин против катапульты, часть 2

Планы строительства и модернизации авианосцев ВМС США (2012) - Флот - ВМС - Top secret - Pentagonus

Капитан 2 ранга Д. Шинкоренк // pentagonus.ru

 

Электромагнитная катапульта EMALS.
На протяжении последних 45 лет в ВМС США для запуска самолетов с палубы авианосцев используются паровые катапульты. Современные паровые катапульты С-13 мод. 2, которыми оснащены АВМА типа "Нимитц", способны запускать самолеты каждые 60 с. При одновременном использовании четырех катапульт самолеты могут взлетать с авианосца каждые 20 с.
Конструкция современных паровых катапульт очень надежна. Каждая из четырех катапульт, одновременно задействованных при проведении полетных операций, готова к использованию в среднем 74 %  общего времени. При эксплуатации только одной их четырех катапульт ее готовность к работе составляет около 100 %.  Опыт эксплуатации показывает высокую надежность и безопасность паровых катапульт - в 90-е годы прошлого столетия за десятилетний период было проведено 800 тыс. запусков самолетов с авианосцев и зафиксировано всего лишь 30 серьезных поломок. При этом только одна из них привела к потере самолета.
Тем не менее при столь ощутимых достоинствах паровые катапульты имеют ряд серьезных недостатков.
Современные паровые катапульты для того, чтобы запустить один самолет, совершают работу в 70 млн футо/фунтов (равна работе по поднятию одного фунта на один фут). Это ограничивает максимальную массу катапультируемого самолета приблизительно 70 000 фунтами (31 751 кг). В дополнение к этому импульс силы, приложенной к катапульте, при малой нагрузке растет, что затрудняет запуск более легких типов самолетов. Фактически паровые катапульты не приспособлены для запуска современных БЛА.
Вследствие относительно большего диапазона изменения приложенной к катапультируемому самолету силы на протяжении одного цикла запуска планер самолета испытывает значительные нежелательные нагрузки. Такие нагрузки снижают усталостную долговечность (наработку до усталостного разрушения) пилотируемых самолетов и требуют значительного усиления конструкции планера БЛА.
Невозможность запуска БЛА с палубы авианосца может стать серьезным недостатком. Высокая динамика развития информационных технологий, разработка более компактного высокоточного оружия создает предпосылки технологического прорыва, способствующего созданию БЛА нового поколения, которые будут широко использоваться в ВМС и постепенно вытеснять пилотируемые аппараты задолго до истечения запланированного срока службы АВМА типа "Нимитц". Нет сомнений, что весьма привлекательной перспективой для военно-политического руководства США является ведение боевых действий, исключающих риск гибели или пленения экипажей сбитых самолетов. Для устранения вышеуказанных недостатков в рамках программы CVN-21 разрабатываются технологии создания катапульты нового поколения - электромагнитной катапульты.
Система контроля ЭМК позволяет контролировать силу, что уменьшит негативное влияние нагрузки на планер самолета, благодаря чему увеличится срок службы и снизится стоимость эксплуатации ЛА.
Потенциальные преимущества ЭМК относительно паровой катапульты следующие:
- меньшие трудозатраты при обслуживании, что оценочно позволит сократить численность обслуживающего персонала на 35 человек;
- большая мощность, что позволяет запускать более тяжелые самолеты;
- оптимизировано соотношение пикового ускорения и среднему, что позволит снизить нагрузку на планер БЛА.
В декабре 1999 года для демонстрации и подтверждения концепции EMALS были заключены два контракта - с компанией "Дженерал атомикс" на сумму 60 млн долларов и с фирмой "Нортроп-Грумман" на 62 млн. В 2003 году обе фирмы представили полномасштабный прототип электромагнитной катапульты, продемонстрировав ее технические характеристики и возможности. В результате для полномасштабной разработки катапульты в 2005-2009 годах
была выбрана компания "Дженерал атомикс", с которой в июне 2009-го был подписан контракт стоимостью 537 млн долларов на изготовление первой ЭМК, а летом 2010-го были проведены ее испытания на стенде в г. Лейкхорст. До февраля 2011 года было проведено 3 600 испытаний под нагрузкой от 4 536 до 45 359 кг, а летом проводились испытательные запуски палубного многоцелевого истребителя F-18 "Хорнет", палубного самолета ДРЛО Е-2 "Хокай" и палубного военно-транспортного самолета С-2 "Грейхаунд".
Для того чтобы катапультировать самолет с палубы авианосца, линейный электродвигатель ЭМК мощностью 100 000 л. с. преобразует 1,35 МВт постоянно подводимой мощности в 60 МВт импульсной мощности (2 с). Вырабатываемый ток на последних 6 м хода челнока ЭМК останавливает его без помощи гидротормоза и возвращает на стартовую позицию. Система накопителей энергии перезаряжается между стартами. ЭМК обеспечивает также посадку самолетов, при этом меняется только полярность.
Основными достоинствами ЭМК в сравнении с паровой катапультой являются низкие массогабаритные характеристики и высокий КПД. Сравнительные характеристики электромагнитной и паровой катапульты приведены в табл. 1. Кроме того, ЭМК обладает более высокой надежностью, малым временем подготовки к работе и высокой степенью автоматизации, что приводит к увеличению числа самолетовылетов на 25 %.
Начать полномасштабное производство ЭМК планируется в 2012-2013 годах, а установку на авианосцы - с 2013-2014-го.
Несколько других передовых технологий будут использованы в проекте АВМА нового поколения типа "Джеральд Форд". В отличие от рассмотренных ранее они могут быть внедрены и на АВМА типа "Нимитц".