说起弹射器,可能和很多人的印象不一样,这个装置几乎和飞机一块诞生的。咱们今天都知道发明的飞机是莱特兄弟,实际上,在当时有不少人都玩航空这个高科技行业,比如有个叫塞缪尔·兰利的人,他也是这个领域的先驱。当时兰利手里一没有航母,二没钱在海上造一条跑道,还有就是早期飞机性能实在拉垮,跟蜗牛一样,只能慢腾腾地往前挪,根本做不到滑跑起飞。所以,想让自己的飞机飞起来,就必须给足起飞速度,怎么办?想来想去,就需要一个弹射器把飞机弹出去。
随后,兰利就在一艘船上搭了一座简易房,在上面开始捣鼓弹射飞机的试验。后来,真让兰利捣鼓出来一套“弹射器”,这玩意的核心原理跟弹弓没啥区别。先把飞机放在导轨上,然后把导轨后面压紧的弹簧松开,飞机就“嗖”的一下就弹出去了。不过,兰利虽然发明了“弹射器”,但他的飞行事业不是在失败,就是在失败的路上,于是,就有人骂兰利是“浪费国家资产的蠢货”,“虚幻的梦想家”。这时候,兰利已经快70岁了,这种事业上的打击,再加上舆论上的嘲讽,让老爷子是心灰意冷,从此以后再也不搞任何发明,3年后就郁郁而终。然而,就在1903年12月17号,也就是兰利彻底失败的9天后,莱特兄弟造出来的飞机在天上飞了59秒,从此发明飞机的桂冠就被莱特兄弟摘了下来。
◇ 图为塞缪尔·皮尔庞特·兰利(1834年8月22日—1906年2月27日),美国天文学家、物理学家、数学家,航空先驱,测热辐射计的发明者,史密森博物馆馆长
◇ 图为1903年10月7日,兰利进行的海上飞行试验
随着飞机被人类发明出来,这种高科技很快就用在了军事上,短短5年后,也就是1908年8月2日,世界上第一架军用飞机就飞上了天。只不过,当时世界上主要军事强国都优先把飞机装备给陆军。各国海军也对这新鲜玩意十分眼馋,这新锐武器飞得高,看得远,如果海军也有了飞机,很有可能就改变海战规则。
◇ 图为早期井架式弹射器,利用重物下落、滑轮和绳索牵引飞机在导轨上加速起飞
于是,怎么在军舰上安飞机,怎么在军舰上把飞机飞出去,就提上了各海军强国的议事日程。1912年,美国海军飞行员埃利森上尉在一艘运煤船上进行了弹射起飞的试验;1915年,另一位海军军官从“北卡罗来纳”号装甲巡洋舰上成功弹射起飞,这不仅是人类首次从航行的舰艇上弹射飞机,同时也宣告弹射器正式有了战斗力。弹射器能让飞机从狭窄的军舰、轮船上起飞,这在当时来讲简直是一件黑科技,于是在之后的几十年里,各国都在不同程度上的装备弹射器。
◇ 图为1915年11月5日,亨利·C·穆斯廷驾驶柯蒂斯AB-2成功从北卡罗莱纳号上弹射起飞
不过,虽然这时候在军舰上安弹射器是一种潮流,不过,当时的航空母舰却没有安,道理也很简单,航空母舰甲板宽大,飞机能在上面正常起飞,用弹射器就显得多此一举,就连美国人在航母刚诞生时,也因为安不安弹射器而纠结过。
◇ 图为同时代的P-6火药动力弹射器,这种弹射器一般安装在战列舰或巡洋舰上,而舰载机只能执行简单的侦察任务
从1922年“兰利”号航空母舰服役后,美国人就在这艘船上进行了大量的起降试验,试验的结果是弹射器可有可无像个鸡肋。于是,在1928年把弹射器拆了。直到30年代末,随着飞机的尺寸和重量越来越大,需要滑跑较长的距离才能够起飞,一些美国海军中的有识之士开始上书谏言,说现在的飞机不按弹射器也没问题,但是安装弹射器后,能让飞机滑跑距离变短,这就意味着在极端情况下,如果航母的后部飞行甲板被炸了,飞机也能通过弹射器起飞,不耽误打仗。从发展角度来看,现在最好还是安上弹射器。这番话打动了海军高层,于是从30年代末,美国约克城级航空母舰开始,后续的船上都安了弹射器。
尤其是弹射派的军官们大开脑洞,搞出了“机库弹射器”的奇葩玩意儿。当时世界上的航母都是直通甲板,这玩意有一个很大的缺陷,那就是没办法同时进行舰载机起飞和回收,是它最脆弱的时候。在这个节骨眼上,若是敌机蜂群来袭,航母就只能被动挨打。为了在这时候也能有效保护航母的安全,美国人就认为有必要在机库里安一部机库弹射器,这样一来当顶层甲板一团乱麻的时候,航母还能放出飞机保护自己。
美国海军高层一想,这想法考虑的太周到,太天才了。于是,迅速采纳了这个点子,给3艘“约克城”级航母都装上了机库弹射器。机库弹射器横贯“约克城”级航母的前机库,两侧有向外伸出的延伸段,飞机可从任何一侧弹射起飞。一开始,美国海军非常重视机库弹射器,但是真用了以后就发现了毛病。原来,由于是机库内部起飞,飞行员对海上的天气情况并不了解,很有可能在弹射起飞的同时刮来一股侧风,到时候直接就把飞机吹进大海,所以每次弹射起飞都让飞行员心惊肉跳,安全性实在堪忧。另外,在用机库弹射器起飞战斗机前,机库这块区域必须清场,把停在机库中的飞机赶到飞行甲板上,这反而给本就混乱的甲板乱上加乱。
更搞笑的是,美国人后来找专家把航母警戒问题给解决了。既然最头疼的问题解决了,那机库弹射器就变成了彻彻底底的鸡肋。所以,到1942年中途岛海战前,“约克城”号航空母舰就紧急拆除了机库弹射器。
当美国人在弹射器开脑洞时,盟友英国也不遑多让,他们搞出来了一个叫“火箭弹射器”的玩意。1940年夏天,随着纳粹德国占领了法国和挪威。当时的德国空军的兀鹰巡逻轰炸机可以从法国和挪威起飞,直接威胁到英国人在大西洋上的运输船。当时英国人装备的“飓风”、“喷火”战斗机,腿实在是太短,飞到英吉利海峡就油料耗尽被迫返航了。所以,英国人就必须把这些飞机放在航空母舰上才行。然而,皇家海军在战争初期损失惨重,拿不出那么多航空母舰保护商船,情急之下英国人想出一个邪招,在商船上安装火箭弹射器,这些飞机平时就架在弹射器上,一旦发现情况,飞机就用骑着窜天猴的方式弹射起飞。你靠这种窜天猴式的弹射是能飞起来,但毕竟不是航母,你飞出去就别想降落了,基本上这飞机就算一次性的。不过,损失一架战机和损失一艘商船,哪个更合算,这笔买卖英国人还是算得清的。
正是有了这种“一次性飞机”的护航,英国船队的损失就小了很多。在一年的时间里,他们先后击落了10架德国飞机,等到43年以后英国人的产能走向正轨,大批护航航母和加装飞行甲板的商船服役,这种火箭弹射器也就退出了历史舞台。到了二战末期,部署在大型航母上的飞机,四成以上都需要弹射起飞;轻型航母上七成飞机需要弹射器;到了最小的护航航母身上,干脆就所有飞机都得依赖弹射器。而正是这些航母上弹出去的飞机,为太平洋和大西洋战场提供了绝对优势的制空权,并最终获得了战争的胜利。
和美英这种海军强国相比,当时第三大海军强国日本,就犯了目光短浅的毛病,他们家的航母愣是没一个装弹射器。这事儿得从二战前说起,战前,日本海军跟英美海军关系还不错,技术交流跟串门似的,航母弹射器的事儿他们门儿清。可日本人就是轴,他们有自己的看法。日本海军一来认为如果给航母装上弹射器,就必须在飞行甲板上开很长的槽,这就势必影响航母甲板强度;二来弹射器不但给航母增加了重量,还会占用甲板下寸土寸金的空间;再一个,舰载飞机弹射起飞程序太繁琐,会大大降低舰载机的起飞频率;最关键的是,如果飞机本来就能滑跑起飞,那弹射起飞不就是“脱了裤子放屁”——多此一举吗?
说实话,日本海军的看法并非没有道理。在双翼机时代,飞机的起飞速度不高,滑跑距离也短,最需要弹射器的实际上是没有飞行甲板的水面舰只,比如前面提到的英国商船等等,而航空母舰的飞行甲板已经能满足飞机正常起飞了。这么来看,日本人不想把有限的资源“浪费”在“弹射器”上也说得过去。
◇ 中途岛海战的惨败,终于让日本海军意识到航空力量的重要。于是,伊势号被选中进行改装,试图将其打造成一艘兼具战列舰主炮火力,和航空作战能力的航空战列舰 图为伊势号航空战列舰三视图
但弹射器的另一个优势是日本海军没有意识到,或者没有重视的,那就是弹射器大大降低了海军对航母本身性能的要求。因为,飞机在航母上能不能飞起来,最重要的两个因素就是飞机滑跑速度和航母逆风航行时候的甲板风速,打个比方,你一边骑自行车,一边放风筝。你要是顺着风骑车,没有足够的升力,这风筝你死活也飞不起来。但你要逆着风骑,这风筝就很容易飞起来了。这就是所谓航母逆风航行的甲板风速。
也就是说,只要你航母的航速够快,逆风航行的时候获得的风速就越强,飞机就越容易起飞。使用弹射器就相当于提高了飞机滑跑速度,那航母航行速度低一点也就能接受了。比如,当时英军用的弹射器,就能让飞机在航母航行速度仅4节时顺利起飞。到了40年代后期,日本人终于意识到了这个问题,于是又埋头重新开始弹射器的设计工作,原本要在42年3月再次进行弹射试验,但这时候太平洋战争已经爆发,日本人在前期打得太顺,患上了“我大日本帝国天下无敌”的赢麻症,于是,海军对这种不着急的设备完全抛之脑后。等到中途岛海战之后,美日双方的实力此消彼长,战场形势对日本人来说急转直下,修船造船都来不及,弹射器这玩意就更顾不上了。
更要命的是,随着战争强度越来越大,海军对舰载机的要求也越来越多,发动机要大功率的,火力要更强,装甲要加厚,要能加更多的油,挂载更重的炸弹和鱼雷,这就导致舰载机的重量不断增长。太平洋战争刚爆发的时候,日本人的舰载机还能仗着重量轻、翼载低自主滑跑起飞,到了战争中后期新一代舰载机上舰就出现困难了。比如战争期间日本研发的“天山”式舰载鱼雷机,这款飞机航程更长,防护更好,那随之而来的问题就是,飞机重量更重,需要很长的滑跑距离才能起飞。
结果,当时日本航母的甲板长度不够,日本人给天山式安了火箭助推,这玩意才能飞上天。至于那些本身航速就慢的商船改装航母就更别想了,所以到了战争中后期,这些改装航母没法用新型战斗机,只能被迫用老式飞机打杂,直接削弱了整体战斗力。等到1944年6月,马里亚纳海战的前夜,日本舰载机已经全面落后于美国人了。更为雪上加霜的是,日本人早就制定好了这次作战计划,机动部队提前在菲律宾的塔威塔威集结,准备以逸待劳痛击美军舰队。谁知道美国潜艇就在塔威塔威外海游弋,“千代田”号航母想出海训练一下就被打了两条鱼雷。虽然没打中,但没航母再敢出海冒险,整个机动部队就被美国潜艇封锁在塔威塔威锚地了。
这下麻烦大了,要知道飞行技能如果不练的话是会退步的,现在美国海军航空兵在结束休假之后都得重新进行上舰训练,完成考试后再去执行作战任务。结果,港内没有那么大的空间让航母跑起来,航母不跑起来就没有甲板风,日本飞机就没法起飞。当地又没有陆地机场,机动部队在塔威塔威待机一个月,日本飞行员就傻坐了一个月。更何况很多飞行员换装新型飞机本来就还没摸熟,就这么长期停飞,本来飞机性能就落后,再加上得不到训练,日军战机在马里亚海战上就被美国人打了个落花流水,一打一个大火球,这次战役也被戏称为“马里亚纳猎火鸡大赛”。如果当时日本航母有航母弹射器,也不至于让飞行员白浪费时间最后送命,日本海军最终为自己的短视付出了沉重的代价。
◇ 图为1944年的“马里亚纳猎火鸡”期间日美两军的战机在天空中划出一道道尾迹
等二战结束后,人类进入喷气时代,和原来那些螺旋桨飞机相比,喷气式飞机的各项性能指标又有了大幅度升高。这时候的航母已经到了非用弹射器不可的程度,按说人们已经意识到弹射器的重要程度了。可是苏联人头铁,偏偏要向太君致敬,不用弹射器。不过,这不是因为他们短视,而是种种原因叠加在一起导致的。首先是苏联领导人们实在是过于迷信新科技。苏联海军司令戈尔什科夫元帅在1972和1974年相继提出了两款航空母舰的设计草案。不过这两款设计又都被否了,一票否决的是主管国防工业的中央书记乌斯季诺夫元帅,在他眼里只有西方世界的小布尔乔亚娘炮们才用弹射起飞,斯拉夫真男儿都是干拔上天。这位爷特别喜欢垂直起降飞机,认为未来都是垂直起降的天下,还发展弹射器干毛啊?
◇ 图为德米特里·费奥多罗维奇·乌斯季诺夫(1908年10月30日—1984年12月20日),苏联政治人物、苏联元帅
不过就算有乌斯季诺夫的掣肘,戈尔什科夫这边也是左右逢源,既然书记大人不喜欢弹射器,那干脆就换一种说法,说这是飞机加速器,为的是让垂直起降飞机快速起飞,提高战斗力的,于是乌斯季诺夫终于同意了研发加速器,这下苏联人终于开始研发弹射器的进程了,直到1988年,他们的弹射器通过验收试验,可以交付使用了。
就在新航母决定装备弹射器时,又引发了苏联国内相关领域工程技术人员的争执。当时苏霍伊设计局的设计师,号称苏27之父的西蒙诺夫就站出来带头反对。因为他为了把苏27改成舰载机型号,改了没有一万遍也有八千了。为啥这舰载机改起来这么费劲?航母上面的机库那可是寸土寸金,地方就这么大,要想尽可能多的装飞机,飞机翅膀就得做成折叠的。这样一来不就给机库省下不少空间。飞机翅膀要是改成折叠的,那这折来折去的地方,就得加固强度。这也得设计师想辙搞定。除了这些玩意,舰载机在降落的时候需要放一个尾勾,用这个钩子钩住拦阻索才能刹住车。整个过程也就几秒钟,飞机本来就重,屁股后面的尾勾是不是得加固?这还得交给设计师改。
除了这些,舰载机还对起落架的硬度,涂层耐盐雾腐蚀程度有严格的要求,等改完这些东西,西蒙诺夫就快疯了。改之前,这飞机只有16吨,改到现在,重量一下干到了18吨。这飞机重量上去了,就意味着油耗大、速度慢、航程短,这对飞机性能都是不小的影响。
◇ 图为1996年,一架在库兹涅佐夫号航空母舰上的苏-33
等到西蒙诺夫改完,他已经开发出苏27的全部极限了,如果现在上蒸汽弹射的话,飞机前部和前起落架还要重新做加固处理。可如果再加固,飞机重量还得增加,这破飞机的机动性可更没法看了。苏27就是一款机动性见长,远程空战、对地攻击啥都不行的产品,唯一能拿出手的是近距离狗斗,你现在让它这么沉,它还斗个屁?所以西蒙诺夫坚决反对弹射起飞,他说我的飞机不用弹射器一样能飞起来!
此时,还有一些相关人员也支持西蒙诺夫,不在航母上安弹射器,他们认为新航母如果未来部署在寒冷的北方话,这对弹射器性能的要求也会很高。最大的一个麻烦就是,当时的弹射器是蒸汽弹射器,在这么冷的地方用,弹射器排出的蒸汽很容易结冰,这样一来,弹射器故障率就大大提高。因此从可靠性角度看,苏联航母并不适合使用蒸汽弹射器。所以,就不弹射了,全都滑跃起飞得了。不过,苏联军方和涅瓦设计局的技术人员还是有明白人的,首先高纬度地区不能用弹射器那是扯淡。蒸汽弹射器内的管道需要在弹射工作开始前被加热到180-200°C,这个温度多冷的天也不能结冰,而且苏联人在研发弹射器的过程中就考虑到了低温的影响,高纬度不能用弹射器纯粹是个伪命题。
另外,在性能上弹射起飞的飞机也更出色,常规滑跃起飞,要尽可能的减轻飞机的重量,所以只带一半燃油,一半弹药。像苏33滑跃起飞只能带1.5吨弹药,也就是8枚近距离格斗空空导弹,执行反舰任务只能带一枚反舰导弹。但美国弹射起飞的F18就能带6.5吨弹药,那肯定是带着更多的弹药上天,战斗力越强。但是非常不幸的是,苏33已经到了设计极限,改无可改,没法再改了,最后苏联人只能继续使用滑跃起飞的战斗机。弹射器倒也不是不用,拿来给重量更大,但是不用作战的预警机用,所以,苏联的核动力航母乌里扬诺夫斯克就形成了滑跃+弹射器的布局,一个滑战斗机,一个弹预警机。当然了,因为没钱,这艘核动力航母只停留在设计图上。
不过,这时候已经是苏联尾声的尾声,即便是苏联人已经决定了在航母上用弹射器,也没有时间进行试验了,连预警机雅克44就造了一个全尺寸木制模型,连一次试飞都没有,就更不用提弹射起飞的事了。随着苏联解体,雅克44项目也宣告下马,于是苏联制造的那套弹射器也失去了存在的意义,从开始到最后,他们都没有真正弹射过一架飞机。虽说苏联人在弹射器上折腾了一地鸡毛,但弹射器这种高级玩意确实不是一般国家能玩得转的,就算安上了遥遥领先的弹射器,闹不好也要出大事。
1950年,英国人研制出了蒸汽弹射器,这玩意的性能比传统液压弹射器那是遥遥领先。等到1952年,英国人在美国人面前好好展示一番蒸汽弹射器,简直让美国人“小刀剌屁股——开了眼儿了”。美国人虽然很喜欢很眼馋这新玩意,但改装成本太高,只好先装在一艘埃塞克斯级航母上测试。结果,53、54、58年,美国航母上接连发生了三次液压弹射器事故。仅54年的事故,就造成100多人死亡,200多人受伤。再加上液压弹射器越来越无法满足现代航母作战要求,最终,美国海军决定全面换装蒸汽弹射器。
◇ 1954年6月1日,亨利·J·杰克逊驾驶S2F-1“搜索者”舰载反潜机从“汉考克”号航空母舰弹射起飞,成为美国历史上首次从蒸汽弹射器弹射起飞的飞机
后来,随着科技进步,世界上只要有航母的国家,都开始考虑用更先进的电磁弹射。不过,看弹射技术的发展过程,就能明白,除了像苏联那种领导想法影响海军建设走向的国家。一个国家的海军要想把一项新技术,从发明到实际应用,这个过程其实非常曲折,液压弹射比压缩空气弹射要先进,就算这样,用了那么长时间,液压弹射也是事故不断。甭看现在什么人工智能,量子计算等等,科技创新层出不穷,但这玩意落地以后,到底好不好用,那还得经过人类实践检验。
就像川普大统领吐槽的那样,美国人最先进的福特号航母,他们装备的电磁弹射也依然存在可靠性,高故障率等等一些列问题。科技应该遵循从基础到应用的渐进逻辑,这逻辑放在军事上也一样。这些新技术一定得看它的可靠性和可持续性,千万别追求什么“技术跃进”“弯道超车”。更别让政治掺和科学。日本和苏联就是两个典型的反例,你敢在海军的发展历程中目光短浅、不尊重科学,海军就敢死给你看。