在飛機(jī)被發(fā)明的時候就已經(jīng)出現(xiàn)，和萊特兄弟同期的蘭利，更先利用彈簧和滑道進(jìn)行助飛，而萊特兄弟也在同樣概念下，造出了落重彈射器。借助這種彈射器。萊特飛行器成功進(jìn)行了動力飛行。

　　在飛機(jī)發(fā)明后的不久就出現(xiàn)了水上飛機(jī)，各國海軍在使用水上飛機(jī)時候，為了讓艦只在不用停下來的情況下，艦艇能讓飛機(jī)在短時間內(nèi)升空。各國開始開發(fā)助飛裝置，這種裝置早是裝在大型水面艦只上的水上飛機(jī)彈射器.結(jié)構(gòu)上有落重式，飛輪式，火箭助推式，液壓式和氣壓式多種。

　　早期戰(zhàn)列艦，重巡洋艦上大部分是飛輪式的彈射器。這種彈射器由飛輪儲存機(jī)械能量，通過離合器拉動鋼纜進(jìn)行彈射。火箭助推彈射器多用于小型的艦船，二戰(zhàn)中，英國為了對付德國潛艇，使商船隊擁有一定空中力量，曾為商船裝了能讓颶風(fēng)式戰(zhàn)機(jī)起飛的彈射器，這種簡單的彈射器是火箭助推式的。這類彈射器性能上來講，彈射周期都相當(dāng)?shù)拈L。

　　雖然航速只有15海里，這艘航母卻是美國海軍航空兵非常成功的試驗平臺，航母技術(shù)里關(guān)鍵設(shè)如彈射器，攔機(jī)網(wǎng)和升降機(jī)技術(shù)都在“蘭利”上得到了試驗。從這艘航母得到的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，對后來航母設(shè)計和運作有極大的影響。

　　30年代，大部分飛機(jī)還能憑本身的動力全負(fù)荷在航母甲板上起飛，裝彈射器的本來是為了讓航母在更短時間內(nèi)讓更多飛機(jī)升空。英國當(dāng)時的“凱旋”和“勇氣”號航母就裝了壓縮空氣氣壓彈射器。這個時期的氣壓液壓彈射器多采用活塞頂桿結(jié)構(gòu)，有滑輪鋼纜系統(tǒng),功率達(dá)到5兆焦耳。

　　這個時期下水的美國航母“薩拉托加”和“列克星頓”號上，使用了當(dāng)時技術(shù)上較可靠的飛輪式彈射器。當(dāng)時的彈射器，已經(jīng)可以用比較短的彈射周期進(jìn)行彈射。可是，彈射器的使用在運作上卻增加了升空甲板人員運作的復(fù)雜性，令本來已經(jīng)復(fù)雜的升空運作變得更難執(zhí)行，反而導(dǎo)致升空延誤。這個難題曾困擾航母多年，并導(dǎo)致彈射器被列為受淘汰設(shè)。

　　二次大戰(zhàn)爆發(fā)后，由于護(hù)航的需要，開發(fā)了護(hù)航航母，由于這類航母的甲板距離短，飛機(jī)必需依靠彈射才能起飛，彈射器成為必不可少的設(shè)。初裝在護(hù)航航母上的是飛輪彈射器。后來開發(fā)的大功率的液壓彈射器在1943年正式投入使用，“企業(yè)”號更批改裝使用這種型號為H2-1的液壓彈射器的航母之一。在這之后護(hù)航航母大部分裝了這種液壓彈射器。性能上H2-1彈射器可以將11000磅的負(fù)荷在73英尺內(nèi)加速到70英里/小時的速度。基本滿足當(dāng)時的作戰(zhàn)需要。

　　經(jīng)過二次大戰(zhàn)的實戰(zhàn)考驗，航母的運作技術(shù)發(fā)展的更加成熟。二戰(zhàn)到了末期，噴氣機(jī)開始出現(xiàn)，噴氣機(jī)起飛距離的增大和飛機(jī)重量的增加，導(dǎo)致對彈射器的功率要求更大，可是，液壓彈射器已經(jīng)達(dá)到技術(shù)極限，當(dāng)時已經(jīng)證明這種技術(shù)的輸出功率只能達(dá)到20兆焦耳。推進(jìn)活塞速度達(dá)到90英里/小時之后的工作效率急劇下降。而且，彈射器的液壓油在高速流動推進(jìn)時有沸燃現(xiàn)象，在安全性和工作可靠性上存在極大問題，而且頂桿鋼纜系統(tǒng)重量很大。當(dāng)時彈射器的問題成為延誤航母使用噴氣機(jī)的主要原因，此時，英美意識到高能彈射器技術(shù)的重要性，就著手開發(fā)新技術(shù)

　　在技術(shù)方面，為提高彈射器的效率，30年代已有人提出了“直接驅(qū)動”（DirectDrive）的結(jié)構(gòu)概念，著重于降低驅(qū)動裝置的動態(tài)總重。從而改善彈射器的加速效率。開縫式汽缸設(shè)計就是在這種概念下產(chǎn)生的。作為動態(tài)結(jié)構(gòu)的活塞和牽引器用短的距離直接連接，以減低推進(jìn)活塞和牽引器這兩個動態(tài)結(jié)構(gòu)的重量。

　　機(jī)械上，這種結(jié)構(gòu)的難度是既要讓驅(qū)動活塞/前引器結(jié)構(gòu)在汽缸縫里自由移動，又要保持必要的工作壓力。的技術(shù)問題是如何防止泄漏導(dǎo)致壓力下降。不少設(shè)計者曾為此提出過多種不同的解決辦法，早的方案是在汽缸縫上設(shè)置彈性結(jié)構(gòu)，既能讓活塞結(jié)構(gòu)通過，又可以在活塞通過后不讓外漏。這種設(shè)計在40年代末曾用在XH-8液壓彈射器上，性能上，XH-8彈射器可以將15000磅的負(fù)荷加速達(dá)到120英里/小時的速度?？墒?，試驗中也發(fā)現(xiàn)，彈性密封裝置在高壓狀態(tài)下密封效果很不理想。

　　經(jīng)過一系列的研究和試驗后，發(fā)現(xiàn)簡單的方案，是在汽缸內(nèi)放置密封條，然后通過前進(jìn)的活塞，將汽缸里的金屬密封條直接頂入汽缸縫，并利用缸內(nèi)的壓力將密封條壓緊，從而壓力的不泄漏。

　　在開縫氣缸開發(fā)的同時，英國的后役人員科林。米切爾向海軍建議嘗試使用艦上主鍋爐產(chǎn)生的蒸汽直接驅(qū)動彈射器的可能性。英國海軍就此開展了初步試驗，試驗中證實了蒸汽彈射器的功率遠(yuǎn)高于液壓彈射器，而且發(fā)現(xiàn)彈射造成的蒸汽消耗對整體推進(jìn)功率影響不大。而且可靠性和安全性更高較液壓彈射器更高。

　　1950年，英國海軍開始在“英仙座”航母上正式對蒸汽彈射器進(jìn)行一系列的試驗。試驗中，研究人員成功地解決了影響開縫式氣缸工作的兩個問題，是氣缸縫受缸內(nèi)壓力擴(kuò)張的問題，更二是彈射氣缸本身受熱后變形的問題。1952年對蒸汽彈射器的試驗證明成功，這種被稱為米切爾式彈射器的裝置正式開始裝而且被沿用至今。

　　通過技術(shù)合作，美國直接參與了“英仙座”航母的彈射器試驗而獲得的這項技術(shù)，此后將研制成功的型號為C-11的蒸汽彈射器裝在“漢考克”號航母上，并在1954年6月1日成功完成彈射操作。航母也從此進(jìn)入全面噴氣時代。

　　值得一提的是，在40年代開發(fā)蒸汽彈射器的同時，美國曾進(jìn)行了超大型的飛輪儲能彈射器和電動彈射器的開發(fā)和試驗。理論上飛輪儲能彈射器可以達(dá)到很高的功率，但是因高速離合器的技術(shù)難題得不到解決而很快被放棄。值得注意的是，當(dāng)時在電動彈射器上研究上，西屋電氣成功研制了稱為“電彈器”（Electropult）的彈射器，結(jié)構(gòu)上跟目前熱門的電磁彈射器結(jié)構(gòu)幾乎一樣，采用直線電機(jī)設(shè)計，而且在彈射功率與蒸汽彈射器相似的輸出。只是因為運作昂貴而被放棄。不過，飛輪和直線年被重新開發(fā)，現(xiàn)在熱門的電磁彈射器上運用的就是飛輪儲能器和直線電機(jī)技術(shù)。

　　目前美國的大型航母一般裝置多達(dá)4臺彈射器。在各種型號的彈射器當(dāng)中，只有C-13-1和C-13-2型號的彈射器有足夠的功率能讓飛機(jī)在不迎風(fēng)的情況下起飛。

　　據(jù)已公開資料顯示，目前在役蒸汽彈射器總重量接近500噸，每次彈射輸出能量可達(dá)到95兆焦耳，短工作周期為45秒，平均每次耗用近700公斤蒸汽。

　　概念上蒸汽彈射器只是一個大型蒸汽汽缸和一個蒸汽控制系統(tǒng)。將高壓蒸汽能量轉(zhuǎn)化為動能進(jìn)行彈射。然而由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)強度上的限制，彈射器不但要有足夠的輸出功率，而且要把輸出功率準(zhǔn)確控制在飛機(jī)可以接受的程度以內(nèi)。

　　彈射的動力來自高壓蒸汽。由艦船的推進(jìn)鍋爐產(chǎn)生，儲存在彈射蓄壓罐內(nèi)。蓄壓罐的蒸汽的輸入和調(diào)壓是由蒸汽輸入閥門控制。

　　彈射的時候，蓄壓罐內(nèi)的蒸汽由彈射閥門釋放到彈射汽缸內(nèi)，缸內(nèi)壓力上升推動活塞前進(jìn)。彈射閥門的另外一個更重要的作用是控制蒸汽進(jìn)入彈射汽缸的流量變化，以此控制推力和彈射的加速度，以保證飛機(jī)結(jié)構(gòu)不會超負(fù)荷。

　　飛機(jī)升空后，蒸汽排放閥打開，讓汽缸內(nèi)蒸汽排出。同時，活塞和飛機(jī)牽引器被水剎器減速后停下，然后由歸位系統(tǒng)拉回起跑點

　　（注：蒸汽鍋爐和回收蒸汽裝置在結(jié)構(gòu)上屬于船的動力系統(tǒng)，不屬于彈射器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此本文就不在這里陳述了。）

　　蒸汽系統(tǒng)的功能是儲存蒸汽，而且控制蒸汽在各管道和汽缸內(nèi)的排入，流動和排放。這個系統(tǒng)主要有6個部分組成

　　預(yù)力系留系統(tǒng)位于飛行甲板的起跑點。進(jìn)行起跑之前，將飛機(jī)固定在彈射滑動器上，并且對施加預(yù)應(yīng)力，以避免突然加速受力造成結(jié)構(gòu)過載。這個系統(tǒng)的主要部件有

　　開縫汽缸和活塞直接驅(qū)動裝置是米切爾式蒸汽彈射器的一個比較獨特的結(jié)構(gòu)。通過一些公開的圖片，我們可以看到它們的基本結(jié)構(gòu)。

　　彈射氣缸是彈射器的一個部件，從圖片里面可以清楚看到，整個氣缸是分段制造，后連接而成的。每段氣缸長約4米，接口處有密封槽，整個汽缸是通過底座固定在彈射器槽的氣缸軌上而連成一體。這種多截連接氣缸結(jié)構(gòu)有利于降低生產(chǎn)，運輸和維修的成本，而且可以更靈活地應(yīng)付整體上的熱變形。

　　汽缸縫蓋和密封條的重要作用是在氣缸縫外形成密封，另外，密封條和汽缸縫蓋在氣缸縫的外部形成一個完整的鉤型結(jié)構(gòu)，可以夾住汽缸縫以防氣缸內(nèi)部壓力增大的時汽缸縫擴(kuò)大。

　　彈射活塞整體上可以分成3部分，部分是氣密活塞和活塞環(huán)，更二部分是密封條開閉裝置，更三部分是水剎錐。在活塞前進(jìn)的時候，活塞同時將密封條推入汽缸蓋和氣缸縫的縫隙中完成密封。當(dāng)活塞到達(dá)氣缸末端的時候，水剎錐撞入水剎器后開始減速，后令活塞停下。

　　前面提到，飛機(jī)彈射時加速度要控制在可承受的負(fù)荷范圍內(nèi)，這是通過控制蒸汽注入彈射氣缸的流量和流量的變化來實現(xiàn)的。彈射控制閥在這里起到關(guān)鍵的作用。這個閥門的開關(guān)速度和幅度的度會直接影響到彈射加速度的可控性。整個彈射過程對加速度的控制，后是通過改變閥門的開關(guān)時間和幅度還完成的。在操作上，彈射閥門的控制需要通過一條既定的閥門調(diào)節(jié)曲線來進(jìn)行。

　　不同飛機(jī)和不同裝的配搭，都會有不同的彈射重量。要保證足夠的彈射速度和正確的加速度，彈射的時候要根據(jù)不同的重量制定相應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)曲線。測定這些曲線的方法，是用一種被稱為空負(fù)荷（Deadload）的滑車模仿飛機(jī)的起飛重量，在彈射器上反復(fù)彈射測定加速度而獲得彈射閥門的控制數(shù)據(jù)。

　　隨著飛機(jī)的裝多樣化，飛機(jī)和不同裝的總重量出現(xiàn)更多差異，這就需要進(jìn)行更多的彈射試驗?？墒牵绻诤侥干线M(jìn)行試驗，滑車落水后要花不少人力進(jìn)行回收，所以目前這項試驗大部分都在裝配了彈射器的機(jī)場上進(jìn)行。法國戴高樂航母裝的是美國C-13彈射器,法國要將飛機(jī)送到美國的海軍測試基地進(jìn)行試驗才后獲得了這些控制數(shù)據(jù)。

　　蒸汽彈射器這種技術(shù)已經(jīng)在航母上使用了５０年，也使經(jīng)過實戰(zhàn)證明的技術(shù)。然而，美海軍在艦艇設(shè)全面電氣化的大趨勢下，航母將采用電作為推進(jìn)的主動力。所有動力設(shè)也將電氣化。所以在80年代末，就開始了對電磁彈射器技術(shù)的開發(fā)，并在費城東部的試驗基地裝了電磁彈射器進(jìn)行試驗。在２００３年向國會提交的報告中說到，電磁彈射器(EMAL)證實有以下的優(yōu)點：

　　此外，降落攔截索系統(tǒng)同樣也將電氣化。目前這個項目由通用原子(GeneralAtomic)承包。
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