Электромагнитная катапульта для авианосца. Электромагнитная катапульта для российского авианосца. Как американские самолеты взлетают с авианосцев

Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть II) Первушин Антон Иванович

Электромагнитные пушки-катапульты

Впервые идею электромагнитной пушки (или электромагнитной катапульты) предложили в 1915 году российские инженеры Подольский и Ямпольский, использовав принцип линейного электродвигателя, изобретенного еще в XIX столетии русским физиком Борисом Якоби. Они создали проект магнитно-фугальной пушки с 50-метровым стволом, обвитым катушками индуктивности. Предполагалось, что разгоняемый электротоком снаряд достигнет начальной скорости 915 м/с и улетит на 300 километров. Проект отвергли как несвоевременный.

Однако уже в следующем году французы Фашон и Виллепле предложили аналогичную артсистему, причем на испытаниях ее модели 50-граммовый снаряд разгонялся до 200 м/с. Изобретатели утверждали, что электромагнитные пушки окажутся дальнобойнее обычных; кроме того, их стволы не будут перегреваться при длительной стрельбе. Но скептики подметили, что для такой установки потребуется ствол длиной не менее 200 метров, который придется удерживать несколькими стационарными фермами, лишь незначительно меняя угол его наклона, а о наводке по горизонтали говорить не придется. Да и для обеспечения энергией даже простейшей электромагнитной пушки потребуется соорудить рядом с ней целую электростанцию…

Эксперименты с электромагнитными метательными системами были вновь продолжены только после Второй мировой войны. Наиболее серьезный проект электромагнитной пушки-катапульты, предназначенной для запуска небольших снарядов на околоземную орбиту, разрабатывался в середине 80-х годов Национальной лабораторией в Альбукерке (США) под руководством Уильяма Корна. Была даже построена модель стартового комплекса, представляющего собой шестиступенчатый электромагнитный ускоритель. Он рассчитан на разгон снаряда массой 4 килограмма и диаметром 139 миллиметров. Позже появился проект десятиступенчатого ускорителя, предназначенного для запуска 400-килограммовых снарядов калибром 750 миллиметров.

Интересен также проект стартового комплекса, разрабатываемый в американском Научно-исследовательском центре Льюиса. Он предназначен для отправки в космос контейнеров с радиоактивными отходами и включает несколько технических и пусковых площадок, помещений для подготовки снарядов-контейнеров, подземных хранилищ, центра управления «стрельбами», станций радиолокационного слежения.

Согласно расчетам сотрудников центра Льюиса затраты на сооружение подобного объекта могут составить 6,4 миллиарда долларов, а ежегодные эксплуатационные расходы - 58 миллионов. С другой стороны, та экономия, которую получит атомная энергетика, если радиоактивные отходы с долгоживущими изотопами будут удаляться за пределы Солнечной системы, покроет любые расходы.

Процесс запуска контейнера с радиоактивными отходами будет выглядеть следующим образом. Отработавшие на АЭС стержни привезут на стартовый комплекс и направят в пункт переработки. Там отходы перегрузят из транспортных контейнеров в экранированные капсулы, представляющие собой части орбитального снаряда. Устройство такого снаряда, изготовленного из тугоплавкого вольфрама, зависит от назначения и вида полезной нагрузки, но в любом случае корпус должен обладать минимальным аэродинамическим сопротивлением, для движения по направляющему рельсу ствола потребуются сбрасываемые после выстрела башмаки, а для стабилизации при полете в атмосфере - стабилизаторы.

Незадолго перед пуском смонтированный снаряд переместят в магазин, а оттуда - в зарядное устройство. За ним расположен газодинамический участок доускорения, переходящий в ствол-рельсотрон, изготовленный из меди. Сначала предлагали ствол квадратного сечения, однако после опытов, проведенных в Ливерморской лаборатории, предпочли круглый в сечении, «пушечный», окруженный множеством соленоидных катушек, объединенных в блоки.

Перед запуском катушки возбуждаются переменным током с возрастающей частотой. Так, на одном из опытных образцов метательной установки на первый блок подавали напряжение с частотой 4,4 кГц, на второй - до 8,8 кГц, на третьем она возрастала до 13,2 кГц и так далее.

Каждый блок катушек, взаимодействуя с несущимся по рельсотрону снарядом, будет как бы подхватывать и разгонять его до тех пор, пока скорость не достигнет расчетной.

При этом блоки оснащаются собственными генераторами с фотоэлектрическими переключателями, срабатывавшими при приближении снаряда к фиксированным точкам в стволе. Кроме того, генераторы связаны с мультиплексором, под ключенным к усилителям мощности соленоидов.

Такие электромагнитные пушки предпочтительнее размещать в шахтах; при этом для снижения энергозатрат их предлагают устраивать в горах, на высотах 2,5–3 километров.

Для придачи снаряду дополнительного ускорения при выходе за пределы действия земного притяжения его оснастят силовой установкой. В качестве топлива пока намечена комбинация гидрозина-трифторида хлора, обладающая большой плотностью и достаточным удельным импульсом.

В Советском Союзе также неоднократно выдвигались проекты электромагнитных пушек-катапульт. Например, в начале 70-х годов на страницах научно-популярных журналов всерьез обсуждался проект гигантской станции-катапульты, находящейся на околоземной орбите и служащей промежуточным пунктом на пути космических кораблей к другим планетам.

В качестве источника энергии на борту станции-катапульты планировалось использовать ядерную энергетическую установку - реактор и преобразователь тепловой энергии в электрическую. Энергия должна была аккумулироваться в накопителях на основе сверхпроводящих электромагнитов - криогенных систем с электромагнитными катушками, охлаждаемыми до условий сверхпроводимости. Ускорительная система «пушки» состояла из цепочки соленоидов. Катушки подключались таким образом, что секции, через которые уже прошел снаряд (или космический корабль), выталкивают его, а секции, расположенные впереди, втягивают аппарат. Для подключения катушек в такой последовательности необходима специальная сильноточная коммутационная аппаратура, создание которой - отдельная и серьезная проблема.

К сожалению, все эти проекты так и остались на бумаге.

Главная причина столь прохладного отношения к мощным электромагнитным пушкам-катапультам состоит в том, что перед человечеством пока не стоит задачи, требующей резкого увеличения грузопотока между Землей и космосом. Если такая задача завтра появится, можно не сомневаться, что все эти «бумажные» разработки будут немедленно востребованы…

Из книги Артиллерия автора Внуков Владимир Павлович

Специальные зенитные пушки Новейшие зенитные пушки до последнего времени не были испытаны на войне: из них стреляли лишь на полигонах по воздушным мишеням. Но теперь эти пушки нашли боевое применение в борьбе испанского народа против фашистских интервентов и успели уже

Из книги Тайны русской артиллерии. Последний довод царей и комиссаров [с иллюстрациями] автора

Противотанковые пушки Курчевского Естественно, что Курчевский не мог обойти своим вниманием танки и бронеавтомобили. При этом Леонид Васильевич никаких специальных танковых орудий не проектировал, а просто приспосабливал к бронеобъектам свои уже существующие

Из книги Чудо-оружие Российской империи [с иллюстрациями] автора Широкорад Александр Борисович

Авиационные пушки Курчевского Начну с того, что если в армии и на флоте Курчевскому хоть как-то приходилось доказывать преимущества своих пушек перед классическими орудиями, состоявшими на вооружении, то в авиации конкурентов у его пушек попросту не было. В 1931–1935 гг.

Из книги О станках и калибрах автора Перля Зигмунд Наумович

Корабельные пушки Курчевского Первой была создана и испытана на кораблях 76-мм КПК (катерная пушка Курчевского). Качающаяся часть для нее была взята Курчевским от 76-мм БПК (батальонной пушки Курчевского) с небольшими изменениями. Заряжание КПК производилось с казенной

Из книги Мир Авиации 1994 01 автора Автор неизвестен

Глава 1. Крепости и пушки О крепостях России в годы советской власти у нас писали крайне мало. И лишь в последние годы к ним наблюдается повышенный интерес общественности. Пишутся отдельные книги, снимаются документальные фильмы. Но все это относится к древним русским

Из книги Мир Авиации 1994 02 автора Автор неизвестен

Пушки и снаряды Когда шестьсот лет назад, в начале XIV века, появилось огнестрельное оружие, первые пушки стреляли шаровидными снарядами - ядрами. Вначале их обтесывали из камня, а затем, уже в конце XV века, отливали из чугуна. Заводов и фабрик тогда еще не было. Пушки и ядра

Из книги Эра адмирала Фишера. Политическая биография реформатора британского флота автора Лихарев Дмитрий Витальевич

Штрихи к истории парашюта и катапульты Часть первая. Парашют Американская пресса освещала визит русского экспертаАвтор статьи – кинорежиссер, кандидат технических наук. В 40-50-е годы произвел с самолетов более 1500 воздушных киносъемок испытаний различных парашютов и

Из книги Баллистическая теория Ритца и картина мироздания автора Семиков Сергей Александрович

Штрихи к истории парашюта и катапульты. Часть вторая – катапультаВладимир ЛАВРЕНТЬЕВ МоскваОкончание. Начало см. «Мир Авиации» № 1,1994 г.Только после войны технический прогресс в авиации, связанный с появлением первых отечественных реактивных самолетов, заставил нас

Из книги Боевые корабли автора Перля Зигмунд Наумович

ПУШКИ И ТОРПЕДЫ С момента, когда Фишер покинул «Фыориес», в конце августа 1861 г. и до середины января 1862 г., он находился на берегу, продолжая числиться лейтенантом действующего флота и получая полное жалование. За это время он успешно сдал квалификационный экзамен на чин

Из книги Электронные самоделки автора Кашкаров А. П.

Из книги Новые источники энергии автора Фролов Александр Владимирович

Глава II Паруса и Пушки Первые русские корабли Город Стамбул, расположенный на берегах пролива Босфор, у выхода его в Мраморное море, в средние века назывался Константинополем и был столицей очень сильного и богатого государства – Византийской империи.Черное море еще

Из книги История электротехники автора Коллектив авторов

Приложение 8 Слаботочные электромагнитные реле фирмы Omron Реле фирмы Omron широко используются в бытовой технике, системах автоматизации, мобильных устройствах, информационном оборудовании. Приведенная в табл. П8.1-П8.9 справочная информация поможет при определении реле по

Из книги ЛаГГ-3 автора

Глава 11 Электромагнитные генераторы высокой эффективности Создание автономного режима требует понимания и конструктивного выполнения законов причинности. Мы не можем получать некую мощность в нагрузке, не оказывая влияние на первичную цепь трансформатора, если не

Из книги Посвящение в радиоэлектронику автора Поляков Владимир Тимофеевич

4.11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВЕЩЕСТВЕННЫХ СРЕДАХ Расчеты ЭМП потребовали более точного описания свойств среды. Потребовалось привлечение и освоение разделов физики диэлектриков, металлов, полупроводящих материалов и ферромагнетизма. Проблема промышленного

Из книги автора

Пушки большого калибра Идея установить на ЛаГГ-3 пушку большого калибра и превратить самолет в истребитель танков появилась еще в 1940 году. Работа по установке на самолет пушки Таубина или Шпитального шла с весны 1941 года. Авиационная пушка Таубина калибра 37 мм не

Из книги автора

4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Начав с самых обыденных предметов: кристаллов поваренной соли, котлов и зеркал, в этой главе мы расскажем о явлениях таинственных и необыкновенных: электромагнитной индукции, звездной аберрации, опытах по возбуждению и приему невидимых и

11:44, 22 Апр 2014 Российские специалисты начали разработку электромагнитной авиационной пусковой установки (электромагнитной катапульты) для авианосцев, сообщил генеральный директор ОАО "Невское проектно-конструкторское бюро" Сергей Власов.

"Сегодня в России есть организация - название ее называть пока рано, - которая занимается созданием электромагнитной катапульты. Соответствующие разработки уже начаты", - сказал Власов, передает ИТАР-ТАСС.

Пока неизвестно, сколько времени уйдет на проведение соответствующих разработок в нашей стране, отметил гендиректор "Невского ПКБ". "Проблема в том, что американцы над этим работали более 10 лет. Они свою первую электромагнитную катапульту только в 2016 году будут устанавливать на новый авианосец "Джеральд Форд" (CVN-78)", - добавил Власов.

По данным из открытых источников, надежность паровой катапульты пока чуть ли не на два порядка выше, чем у электромагнитной. Число критических отказов на определенное количество пусков у этого нового механизма пока очень велико, подчеркнул он.

Паровой же катапультой в России сейчас никто не занимается. "Дело в том, что для нее однозначно нужна атомная энергетическая установка. Как пишут американские коллеги, электромагнитная катапульта легче, компактнее, плавнее разгоняет самолет, ее можно регулировать под разную массу летательного аппарата", - сказал Власов.

По его словам, испытания катапульты, скорее всего, будут проводиться на одном из наземных тренажеров палубной авиации, которыми в настоящее время обладает Россия - либо в Ейске, либо в Крыму (НИТКА). "Если эта тема, конечно, получит развитие", - уточнил Власов.

Он отметил, что сейчас трудно сказать, в каком состоянии находится крымская НИТКА. "Видимо, надо проводить там инспекцию, но пока не было никаких решений. НИТКА создана по проекту "Невского ПКБ", только проект земляных и бетонных работ делал специальный институт ВМФ", - добавил Власов, напомнив, что по ейскому тренажеру был проведен тендер, и его выиграла компания МКБ "Компас", которая уже наняла "Пролетарский завод", "Невское ПКБ", "Выборгский судостроительный завод".

"Каждое предприятие делало свою часть работ. Мы сделали проект взлетного участка, всю светотехнику, телевизионную систему. Работы по ейскому тренажеру, насколько я знаю, пока не прекращались. Там выполнили пробный взлет с трамплина, но на участке посадки самолетов работы еще ведутся. Сроки сдачи устанавливает Минобороны", - добавил Власов.

Авиационная пусковая установка (катапульта) на авианосце необходима для разгона самолетов радиолокационного дозора или тех воздушных судов, тяговооруженности которых не хватает на взлет с трамплина (носовая оконечность авианосца). Паровая катапульта представляет собой механизм, на который подается пар под большим давлением. Под палубой делается специальный канал, по нему ходит челнок, который цепляется за переднюю стойку шасси и тянет самолет. Катапульта придает самолету необходимую скорость для взлета. Электромагнитная катапульта - это устройство, при котором самолет вместо паровых челноков будет разгоняться линейным индукционным двигателем. Этот принцип используется на монорельсовых дорогах.

Работы по созданию паровой катапульты велись в Советском Союзе. Новое устройство должно было быть установлено на седьмом по счету советском тяжелом авианосце "Ульяновск", который строился на Николаевском заводе (Украина). Создание этого корабля прекратилось в 1992 году, после чего он был разрезан на металлолом.

По сравнению с паровой катапультой EMALS имеет меньший вес, занимает меньший объем, требует меньше времени и людей для обслуживания и управления, быстрее перезаряжается. Благодаря более высокому КПД электромагнитное устройство создает меньшую нагрузку на главную энергетическую установку корабля. Наибольшее упрощение конструкции произошло за счет устранения гидравлических и пневматических подсистем, и упрощения механической части по сравнению с паровой катапультой, которой для каждого запуска требовались сотни килограммов перегретого пара. В целом это устройство отлично ложится в концепцию «электрических кораблей», которые в перспективе должны определять облик ВМС США в целом.

Это была реакция на разговор с одним из офицеров ВМС США, участвующих в испытаниях новой системы, который сообщил своему главнокомандующему, что новая система пока не дает достаточной мощности и в целом «работает нехорошо». Комментировать Трампа сложно. С одной стороны, паровые катапульты обеспечивают боеспособность американских палубных авиакрыльев уже более шести десятилетий и могут прослужить еще столько же. С другой - они не вписываются в перспективные концепции применения ВМС, требуя серьезного пересмотра планов использования БПЛА и внесения радикальных изменений в конструкцию авианосцев нового поколения, проектировавшихся как полностью электрические корабли, не нуждающиеся в массивных паропроводах от главной энергетической установки к авиационно-техническому комплексу.

Корректировать и демпфировать высказывания американского президента предстоит в первую очередь главе Джеймсу Мэттису и министру ВМС США Шону Стекли. Учитывая прошлое Мэттиса как генерала Корпуса морской пехоты США, потребности флота он должен понимать больше, чем многие его коллеги, так что дискуссия обещает быть как минимум интересной. Впрочем, достаточно отвлеченной: последствия любого решения в данном случае начнут сказываться не раньше середины следующего десятилетия.

Электромагнитная катапульта

Электромагнитная катапульта - установка для ускорения объектов с помощью электромагнитных сил . Для летательных аппаратов является альтернативой реактивному двигателю .

Принцип действия электромагнитной катапульты основан на ускорении объекта, движущегося по направляющей, с помощью магнитного поля. Скорость объекта при сходе с направляющей зависит от мощности магнитов и длины направляющей. При использовании электромагнитной катапульты для преодоления гравитации планет (например, для выведения искусственных спутников Земли и Луны) длина направляющей может достигать нескольких километров .

Конечная скорость объекта может быть рассчитана по формуле:

Где L - длина направляющих, a - ускорение, вызванное магнитным полем.

Например, для ускорения в 4g и длины 100 км получим скорость в 2828 м/с.

Очевидно, что таким методом невозможно ускорять пилотируемые корабли, так как при максимально допустимом для человека ускорении, длина направляющих для достижения скоростей межпланетных перелётов будет слишком велика - порядка сотен километров. Теоретически, такие ускорители можно использовать для разгона грузов. В обозримом будущем можно думать только об установке электромагнитных катапульт на спутниках планет или на планетах с разреженной атмосферой (например Марс).

См. также

  • Электромагнитный ускоритель

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Электролюкс
  • Электромагнетизм

Смотреть что такое "Электромагнитная катапульта" в других словарях:

    Катапульта - У этого термина существуют и другие значения, см. Катапульта (значения). Современная реконструкция катапульты Катапульта (греч … Википедия

    Разгонный двигатель - Электромагнитная катапульта установка для ускорения объектов с помощью электромагнитных сил. Для летательных аппаратов является альтернативой реактивному двигателю. Принцип действия электромагнитной катапульты основан на ускорении объекта,… … Википедия

    Список новых перспективных технологий - содержит некоторые из самых выдающихся текущих событий, достижений и инноваций в различных областях современной технологии. Новые технологии это те технические нововведения, которые представляют прогрессивные изменения в рамках области… … Википедия

    Электромагнитный ускоритель - (ЭМУ, электромагнитный ускоритель масс) общее название установки для ускорения объектов с помощью электромагнитных сил. Разновидности электромагнитных ускорителей: Пушка Гаусса Рельсотрон Электромагнитная катапульта Электромагнитный ракетный… … Википедия

    Tremulous - Tremulous … Википедия

    Космическая пушка - Космическая пушка метод запуска объекта в космическое пространство с помощью огнестрельного оружия типа огромной пушки или электромагнитной пушки. Относится к безракетным методам вывода объектов на орбиту. В проекте высотных исследований… … Википедия

    Острова в небе - «Острова в небе» Islands in the Sky … Википедия

    Пусковая петля - (не масштабировано). Красная линия сама движущаяся петля, голубые линии стабилизационные тросы. Пусковая петля или петля Лофстрома опубликованный проект системы кабельного транспорта, предназначенного для … Википедия

    Ускорительное оружие - Ускорительное (пучковое) оружие это оружие, в котором передача энергии поражающим элементам обеспечивается ускорителем того или иного типа. Примером такого оружия может служить электромагнитная катапульта. В более узком смысле ускорительное … Википедия

    Вакуумный поезд - В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Взлет F/A-18F с палубы «Джеральда Форда»

U.S. Navy / YouTube

Новый американский авианосец «Джеральд Форд» 28 июля 2017 года впервые запустил палубный самолет с помощью электромагнитной катапульты EMALS. Согласно сообщению ВМС США, спустя полтора часа после этого самолет совершил успешную посадку на палубу авианосца, торможение во время которой было успешно произведено электромеханическим аэрофинишером AAG.

До все авианосцы, стоящие на вооружении ВМС США, использовали для запуска самолетов паровые катапульты, а для их посадки - гидромеханические аэрофинишеры. «Джеральд Форд» же получил катапульту и аэрофинишер, работающие на электричестве. Такие устройства имеют меньшую массу и занимают существенно меньше места.

EMALS представляет собой линейный индукционный двигатель с поочередно отключаемыми и подключаемыми сегментами. В пусковом устройстве специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси, движется между двумя направляющими с электромагнитами. Электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, включаются.

Последовательное отключение секций линейного индукционного двигателя позволяет экономить энергию, поскольку отпадает необходимость держать включенной всю силовую установку по самолет не покинет палубу. Максимальная энергия запуска для EMALS составляет 122 мегаджоуля.


В свою очередь в состав аэрофинишера входят тросовое устройство, гидротормоза, механический тормоз, электродвигатели-генераторы с низкой инерцией, но высоким крутящим моментом, и конденсаторы. Последние необходимы для накопления энергии, вырабатываемой генераторами при торможении самолета.

Электродвигатели связаны с регулируемыми заслонками гидротормозов. При торможении самолета система управления при помощи заслонок постоянно корректирует сопротивление жидкости в гидротормозах, обеспечивая равномерное торможение самолета вдоль всей траектории.

Частично работа электромеханического аэрофинишера AAG обеспечивается накопленной при торможении самолетов энергией. Управление гидротормозами позволяет настраивать аэрофинишер на прием самолетов разной массы, включая и палубные транспортники с грузом.

Во время испытаний 28 июля с палубы авианосца «Джеральд Форд» совершил взлет палубный истребитель F/A-18F Super Hornet из состава 23-й испытательной эскадрильи. Он же спустя один час 27 минут полета приземлился на палубе корабля с помощью AAG. Проверки электромагнитной катапульты и электромеханического аэрофинишера признали успешными.

ВМС США приняли авианосец «Джеральд Форд» на вооружение 22 июля. Корабль получил бортовой номер CVN 78. «Джеральд Форд» является головным авианосцем проекта. Водоизмещение корабля составляет около ста тысяч тонн при длине 337 метров и ширине 78 метров. Осадка авианосца составляет 12 метров. «Джеральд Форд» может развивать скорость до 30 узлов. В состав экипажа корабля входят 4660 моряков.

Василий Сычёв