Магнітний старт: Електрика на зміну пару

Щоб допомогти бойовим літакам успішно злітати з палуб авіаносців, можна використовувати електромагнітні прискорювачі, аналогічні тим, що використовуються в монорельсовому транспорті і поїздах на магнітній подушці.

На абсолютній більшості сучасних авіаносців встановлені парові катапульти, що витіснили інші види палубних катапульт - гідравлічні, пневматичні тощо - ще в середині 1950-х років. Ці прості і надійні пристрої забезпечують непогані розгінні характеристики. Однак парові катапульти вже впритул підійшли до межі своїх можливостей, тим часом маси палубних літаків продовжують рости. У цій ситуації найбільш перспективним виходом представляються катапульти електромагнітні - пристрої подібного типу зможуть розганяти літаки і з Більшим прискоренням, і рівномірніше, що в кінцевому рахунку дозволить збільшити не тільки розміри і масу, але і ресурс палубних літаків. Концепція використання електромагнітних систем запуску отримала назву EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System).

Тиск пари, який створюється в паровій катапульті перед запуском, залежить від ваги літака і має бути суворо розрахований. Якщо перевищити необхідне значення, носова стійка шасі, до якої кріпиться розгінний пристрій, може просто зламатися. Якщо тиск виявиться мало, літак не набере достатню швидкість і просто впаде у воду. Електромагнітні катапульти зможуть контролювати створюване прискорення більш тонко, на всіх етапах розгону, таким чином, значно знизять ризик нештатних ситуацій при зльоті.

Розробкою електромагнітних катапульт займається, зокрема, Джодж Сулич (George Sulich) з американського Центру бойової палубної авіації (U.S. Naval Air Warfare) в Нью-Джерсі. Діюча модель подібного пристрою побудована прямо на бетонній підлозі його лабораторії. Роль корабельної палуби і злітної смуги виконує двадцятиметровий металевий стіл. Через всю його поверхню проходить вузький жолоб глибиною кілька сантиметрів. У ньому закріплений алюмінієвий блок - якби модель включала в себе діючі літаки, вони б кріпилися до цього блоку передньою опорою свого шасі. Коли пристрій вмикається, електромагнітні сили спрямують алюмінієвий блок до протилежного кінця столу зі швидкістю близько 100 км/год.

Модель, створена командою Джорджа Сулича (George Sulich) являє собою лінійний індукційний двигун. Подібні пристрої є дуже простим і ефективним способом створення тяги з використанням мінімальної кількості рухомих деталей. На палубах авіаносців передбачається встановлювати аналогічні двигуни, що складаються з двох головних частин: пари 90-метрових нерухомих статорів, розгорнутих в лінію і розташованих майже впритул один до одного, і 6-метрового лафета, закріпленого між статорами. Кожен являє собою безліч послідовно розташованих електромагнітів - їх почергове включення створює рушійну силу, що розганяє лафет. Керування електромагнітами здійснює комп'ютер, що визначає параметри прискорення і розраховує режим включення сегментів.

Згідно з розрахунками, електромагнітна катапульта, встановлена на авіаносці, зможе здійснювати запуски кожні 45 с. При цьому вона витрачатиме близько 100 млн. Вт енергії - приблизно стільки ж, скільки споживає невелике місто. Щоб забезпечити катапульти достатньою кількістю електрики, вони будуть підключені до спеціально розроблених конденсаційних генераторів, які накопичують кінетичну енергію в своїх роторах, що обертаються зі швидкістю в 6400 об ./с. У момент старту генератори підключаються до електричної мережі катапульти, в результаті чого кінетична енергія роторів починає виробляти струм. На виході виходить потужний електричний імпульс тривалістю 2 − 3 секунди - протягом цього часу літаку надається необхідний імпульс. Після закінчення цього терміну швидкість обертання віддали енергію роторів різко падає, і на новий розгін їм будуть потрібні решту 42 секунди.

Читайте також статтю про корабельні катапульти «Постріл у повітря».

Публікація Air & Space