一种混合动力舰载机弹射器的制作方法

本发明提供一种航空母舰舰载机弹射器，尤其是一种混合动力舰载机弹射器，是航空母舰舰载飞机起飞时的一种助推装置。

背景技术：

目前，世界上拥有航母的多数国家，一般都采用蒸汽式弹射器，这种弹射器气缸都是开口的，用密封条来封住气缸开口，此技术使用复杂，机件易损坏，它的最大缺点是始终保持有充足的蒸汽，用起来很不方便，如果蒸汽压力不足就会使弹射飞机时间延缓。而目前的现代战争一般都是高技术条件下的局部战争。时、空"禁区"的限制大为缩小，作战行动更富于突然性。现在少数国家正在研究、试用的电磁弹射器用电量极大，技术性很强,经常会出现严重故障，根据美国海军2016年6月的一份报告,“福特”号上的电磁弹射器平均240次弹射就会出现严重故障,远达不到设计要求的4000多次平均无故障间隔。还有“杰拉尔德·r·福特”号航母磁弹射器的设计非常复杂，以至于航母的机组人员无法修复故障，这意味着在海上一旦出现问题，飞机将无法在水平甲板上起飞。最近美国《防务新闻》网站报道，福特号的4台电磁弹射器已经有三台出现故障。其中一台一度因为技术故障彻底停摆，一台无法以最大出力弹射满载弹药油料的fa18战机。还有一台管线被检查出了些许问题。在我国电磁弹射器，正在研究和试验中，将来国产航母用上电磁弹射时，不可能不出故障，如果在战时出现故障，不能很快排除，就会贻误战机。倘若在弹射中出现故障，很可能将飞机掉在海里，造成巨大损失。另外还有电磁轨道炮、升降机、激光（激光的功率都不算大）等其它用电加起来的话必须要航母总功率达60兆瓦以上,否则电磁弹射器充电时也会影响其它系统用电的。

技术实现要素：

针对上述不足，需要研制一种新形航空母舰弹射器，使其节约能源，降低成本，并且使用方便。有鉴于此，本发明提供了一种混合动力舰载机弹射器，它的技术方案是这样实现的，它是将一个磁悬浮电磁弹射器单元和一个旋转气缸式弹射器单元组合而成，磁悬浮电磁弹射器单元在弹射过程中如果发生故障，使舰载机的初速度和加速度降低时，计算机立即打开旋转气缸式弹射器单元，旋转气缸式弹射器瞬间工作后，带动磁悬浮电磁弹射器单元和舰载机加速，直道舰载机安全起飞，这种旋转气缸式弹射器，可以用蒸汽弹射、压缩空气弹射、炸药弹射、燃气弹射。本发明占用空间少，安全可靠，便于操作，实用性强。

所述的磁悬浮电磁弹射器单元，是采用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速，因电磁驱混合动力与电流平方成正比，所以只要保证足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使物体达到更高的速度。

所述的悬浮电磁弹射器单元，包括：电源装置、强迫储能装置、直线电机、导轨、牵引杆、脉冲发生器、控制系统、辅助系统。

所述的电源装置：采用直流电源，电磁弹射器的电源容量要求也比较大，一般容量在5~8kva左右。

所述的强迫储能装置，是电磁弹射器的核心部件，它不仅缓解了发电机的压力，同时在弹射器不工作时吸收发电机的能量，使发电机几乎不受冲击性负荷的影响。电磁弹射系统的强迫储能系统要求在45秒内充满所需要的能量。最大的舰载机起飞一般需要消耗的能量不会超过120兆焦,而这强迫储能系统最大能储存140兆焦的能量,此时充电功率为3.1兆瓦,算上损失,4兆瓦左右。

直线电机：磁悬浮电磁弹射器就是用直线电机来驱动的，在弹射过程中，射动机是电磁弹射系统的核心组成部分，是一种把输入的电能转换为动能，从而在一定距离内推动舰载飞机加速至规定弹出速度的功率执行部件。

导轨：磁悬浮电磁弹射器的导轨，安装在起飞甲板的下面，并且每跟导轨内部均有超导体与其熔接，中间是高压冷却油，导轨与飞机牵引杆的接触面至导轨中心还有很多特细的小孔，所以其冷却油不仅仅是为超导体降温，还有润滑的作用，而且会使飞机牵引杆在运行时降温。

控制系统：所述的控制系统是整个emals系统的大脑，通过运算控制程序，大量的位置、温度、速度等不同类形的传感器，不间断地指挥、监视着emals全系统的工作。

牵引杆：所述的牵引杆是在飞机前轮下与飞机前轮连为一体的装置，可收缩并放置在飞机的腹腔内。其中间也为超导体，但无油冷却通道，而且与导轨连接处面积较大，均为软接触。在起飞前，飞机牵引杆伸出至上下导轨之间，飞机发动机起动并开始运行，但约一秒钟时弹射器通电，强大的电流从导轨经飞机牵引杆后再流回另一对导轨并形成回路，牵引杆在强大的电磁力下被推动运行到高速后电流被强制截止。

脉冲发生器：所述的脉冲发生器是以上过程实际上是脉冲发生器（电力电子系统控制储能系统脉冲放电，调节直线电机转速）完成的。

辅助系统：所述的辅助系统包括：冷却系统、预加混合动力装置、减速缓冲与刹车装置等。

所述的一种混合动力舰载机弹射器第二个单元，是一种旋转气缸式弹射器。

所述的旋转气缸式弹射器，设置有长95m的管形外汽缸和管形内汽缸，管形外汽缸设置有长90米宽6cm的长槽，管形内汽缸安装在管形外汽缸内，管形内汽缸内安装活塞，活塞上安装立杆。

所述的弹射器，为了防止活塞和气缸之间的间隙漏气，在管形内气缸斜开口的两侧外壁上，各设置两条与斜开口平行的长方形槽，长方形槽内各设置有波浪式片弹簧和长方形铝合金密封条，长方形铝合金密封条，用数十个螺丝钉半固定在长方形密封槽内，防止密封条再旋转到弹射器开口处时弹出，因为长方形铝合金密封条与管形内气缸斜开口是平行的，又相隔很近，弹射器在弹射时，当活塞不断前行时，活塞上面的立杆拨动管形内气缸斜开口，使内气缸做小于360°旋转，将弹射器开口全部堵死。

所述的弹射器，为了防止弹射器和管形内气缸后端漏气，在内气缸后端外圆上设置了多道圆形密封件。

所属的弹射器，为防止弹射时管形内汽缸向外膨胀时卡死，在管形外汽缸设置若干个顶珠，抵在管形内气缸外圆上，同时在弹射器外壳上还设置了注油孔。

所述的弹射器，为了使弹射器弹射后活塞自动归位，特设置了归位弹簧。

所述的弹射器，为了使活塞到达终点时停止前行，特设置了减速弹簧。

所述的弹射器，为了将气缸中的废气排出，特设置了前排气口及消声器，后排气口安装在活塞上并设有排气阀门。

所述的弹射器，为了使立杆拨动管形内气缸斜开口时减轻摩擦，在立杆两面特设置了两个滚柱轴承。

所述的弹射器，为了防止立杆后面漏气，又设置了管形内气缸斜开口堵口塞，因为安装在活塞上的立杆在管形内气缸内斜开口处前行时，在立杆的后面和活塞与管形内气缸斜开口的对应处有个开口，所以用堵口塞将其堵死，活塞上的活塞环又将内气缸内壁与活塞之间的间隙堵死，管形内气缸斜开口堵口塞是用铝合金制成，堵口塞宽度略小于管形内气缸斜开口的宽度，高度略大于管形内气缸缸套厚度，长度一米，保证低温时不漏气，高温时活塞不被卡死，在管形内气缸斜开口堵口塞的两边，各设置一个或两个长条密封件，密封件底下安装波浪式片弹簧。

本发明的优点是：使用寿命长，占用空间少，容易操作，安全可靠。

所述的弹射器，在管形内气缸后端安装有大轴和齿轮，齿轮与速度检测装置和电动机齿轮啮合。

弹射器总长度95米；

内气缸内直径0.8米；

有效做功行程85米；

飞机起飞速度60米/秒；

加速度为18米/秒^2；

最大推力约为50.72吨/秒；

最短工作周期35秒。

破浪式片弹簧的总长度84米，宽度30毫米，厚度1毫米，材质是采用6.50crva特殊钢，弹性模量是206gpa，最大形变量15毫米。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细的说明：

图1为一种混合动力舰载机弹射器的结构示意图；

图2为管形内气缸外壁长方形槽的结构示意图；

图3为长方形铝合金密封条和波浪式片弹簧的示意图；

图4为立杆拨动管形内气缸斜开口的示意图；

图5为活塞和管形内气缸斜开口堵口塞的结构示意图；

图6为长方形铝合金密封条密封面的示意图；

图7为气门导管的示意图；

图8为气门的结构示意图；

图9为管形内气缸的结构示意图；

图10为磁悬浮电磁弹射器的示意图；

图11为一种混合动力舰载机弹射器的后视图；

图12为卡簧的结构示意图。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图标志：大轴(1)、后盖(2)、活塞(3)、立杆(4)、滑车(5)、导轨(6)、管形外气缸牵引槽(7)、归位弹簧(8)、管形内气缸牵引槽(9)、甲板(10)、减速弹簧盖(11)、注油孔(12)、前盖(13)、减速弹簧(14)、管形外气缸(15)、滚珠调整螺丝(16)、排气口(17)、管形内气缸(18)、气门导杆(19)、活塞环(20)、管形内气缸进气孔(21)、输入口(22)、气门(23)、齿轮(24)、长方形内密封槽(25)、长方形外密封槽(26)、多节管形内气缸连接处(27)、环形密封件(28)、长方形铝合金密封条(29)、波浪式片弹簧(30)、滚柱(31)、牵引槽密封件(32)、小密封件(33)、螺丝固定孔(34)、排气涵道(35)、导管孔(36)、卡簧调整螺丝(37)、卡簧槽(38)、强迫储能装置(39)、导线(40)、牵引器和挂钩(41)、燃料电池(42)、横担(43)、甲板牵引槽(44)、钢柱(45)、卡簧(46)。

根据附图1所示，在飞行甲板牵引槽的下面两边各安装导轨(6)，在导轨(6)上安装滑车(5)和横担(43)，在横担(43)中间安装牵引器和挂钩(41)，在牵引器和挂钩(41)下面，焊接立杆(4)，立杆(4)的底端与活塞固定，在两个导轨(6)的中间，安装95m长的管形外气缸(15)，并设置长90m，宽6cm的管形外气缸牵引槽(7)(参照图11)，在管形外气缸(15)的后盖(2)中间，设置轴承孔，在轴承孔旁边设置输入口(22)，在输入口(22)上安装输气管或输燃料管，在管形外气缸(15)周围，设置若干个滚珠调整螺丝(16)，设置注油孔(12)，在管形内气缸(18)的上面，开一个宽6cm的螺旋管形牵引槽(9)长槽，在管形内气缸牵引槽(7)的两侧，设置一个长方形内密封槽(25)和长方形外密封槽(26)，制造各两个波浪式片弹簧(30)和长方形铝合金密封条(29)，将波浪式片弹簧(30)和长方形铝合金密封条(29)，放入长方形密封槽(25)内，用螺丝钉对准长方形铝合金密封条(29)上的螺钉固定孔(33)固定。(参照图6)。

将管形内气缸(18)后端外圆上，设置环形密封槽和环形密封件(28)，在管形内气缸(18)后端，安装大轴(1)和管形内气缸进气孔(21)，将管形内气缸(18)，放入管形外气缸(15)内，大轴(1)用轴承固定在管形外气缸(15)后盖(2)上，在管形内气缸(18)内，以次放入减速弹簧(14)、减速弹簧盖(11)、归位弹簧(8)和活塞(3)，将甲板牵引槽(44)、管形外气缸牵引槽(7)和管形内气缸牵引槽(9)后端对齐，并能使立杆(4)前后移动，齿轮(24)与电动机变速齿轮啮合，电动机变速齿轮连接控制系统，在活塞将要到达弹射器上止点时，在活塞后端位置所对应的管形外气缸(15)和管形内气缸(18)的一侧，开一个前排气口(17)，并安装排气管和消声器，固定好后盖(2)和前盖(13)。安装好第一单元和第二单元的冷却系统。

参照图5，7，在立杆(4)两侧靠近牵引槽的位置，安装滚柱(31)，在活塞(3)内设置排气涵道(35)、导管孔(36)，气门(23)面向后，在气门导杆(19)上设置卡簧槽(38)，卡簧调整螺丝(37)将钢柱(45)、卡簧(46)抵在卡簧槽(38)上。

参照图2、图3和图6。在管形内气缸牵引槽(7)的两侧，设置一个长方形内密封槽(25)和长方形外密封槽(26)，制造各两个波浪式片弹簧(30)和长方形铝合金密封条(29)，将波浪式片弹簧(30)和长方形铝合金密封条(29)，放入长方形密封槽(25)内，用螺丝钉对准长方形铝合金密封条(29)上的螺钉固定孔(33)固定。

将所有部件安装完毕后，在气缸内注入机油。需要用磁悬浮电磁弹射单元弹射飞机时，首先将飞机与牵引器挂钩连接，在飞机点火起飞的瞬间，立即启动电动机，电动机和牵引器通过立杆驱动管形内气缸做365°旋转，当计算机测算到飞机的初速度和加速度低于起飞要求时，计算机及时发出指令，迅速打开压缩空气罐或蒸汽管罐开关，也可以迅速点燃炸药或燃气，这四种方式都会使各种气体迅速进入管形内气缸内，推动活塞和牵引器及飞机飞速前行。飞机在前行时，活塞气门在高压气体的作用下呈关闭状态，当活塞超过排气口时，高压气体从排气口排出，活塞在减速弹簧的作用下停止前行，弹簧盖将气门顶开，随着气缸内高压气体的减少，归位弹簧推动活塞和牵引器后移，活塞达到下止点时，弹射器后盖将气门关闭，再准备下一次弹射。