航母上的力學應用

杜威

中國由于歷史原因，海軍發展很緩慢，前一段時間黃海海域打撈發掘的致遠艦，似乎還在訴說著舊中國那段為人魚肉的歲月，我們祖國的南海許多島嶼還被周邊國家非法占據著，為了維護中國的領土權益，我國于2014年發行了明確標明領海的豎版地圖.沒有一個大國沒有航空母艦，中國也不能永遠不建造航母.沒有航母.我們就無法保障祖國的領土完整，然而.起步較晚的中國工業基礎薄弱，建造航母的許多世界性技術難題，阻礙著中國的航母夢，

航空母艦，簡稱航母，是一種大型艦船，它就像一個浮動的飛機場，可以把戰機運輸到戰斗前線.為戰機起降提供有利條件和后勤補給.航母一般以編隊的形式出現，一個航母編隊里有各型戰艦.航母編隊的戰斗力是驚人的，

航母要想高效地戰斗，離不開航母上的升降機（如圖1）.大海上由于天氣惡劣，空氣濕度大，海浪里夾雜著海鹽，對金屬的侵蝕性很強.為了保護艦載飛機，航母上有一個大型的機庫，機庫在飛行跑道下面，就像把飛機停在了“地下停車場”.戰斗前，需要把飛機從“地下停車場”迅速地運送出來.這時候就需要運用升降機了.升降機是一個大型的電梯平臺.飛機從機庫開到升降機上去，然后就像坐電梯一樣被運送到航母甲板上.由于飛機的質量非常大，因此需要升降機提供強大的升力，還要保證安全穩定，這對工業技術要求非常嚴格.

為航母提供航行動力的裝置是艦船上的發動機.根據發動機種類的不同，航母可以分為常規航母和核動力航母，常規航母采用柴電動力，能耗很大，一般為中小型航母：核動力航母采用核能為燃料動力，一般為大型航母.排水量可達10萬噸，核動力航母技術非常先進，20年無須更換燃料.目前世界上只有美國的核動力航母比較成熟.航母的直接動力來源于尾部螺旋槳的推力，螺旋槳轉動的時候.可以把水向后推，由于物體間力的作用是相互的，航母會受到一個海水對它的大小相等、方向相反的推力.這個推力的方向向前，使得航母可以向前航行.

航母發揮戰斗能力.主要依靠艦載飛機.為了便于停放和運輸，艦載飛機的機翼一般都是可以折疊的，平時停放的時候折疊起來.當需要飛行和戰斗的時候就打開，艦載飛機從空中降落著艦時，由于速度非常大并且飛機質量巨大，與航母最先接觸的起落架會受到巨大的沖擊力，而飛機上固定彈射器的部位就是前起落架，所以艦載飛機的前起落架都比陸地飛機的要粗壯得多，再加上雙輪（如圖2）的組合使得艦載飛機的著艦更穩定.

艦載飛機的質量是制約著航母發揮作戰威力的重要因素，航母的飛行跑道很短.要在很短的距離實現飛機的速度從零到飛行速度的加速，是件困難的事情.要實現更大質量的飛機起飛，就需要建造彈射器，目前世界上只有美國的彈射器技術比較成熟，采用的是蒸汽彈射器.彈射器就像是一張弓，飛機就像是一支箭，彈射器可以把飛機像射箭一樣彈射出去（如圖3）.當飛機需要起飛的時候，彈射器上的牽引桿與飛機的前輪相連.彈射器內由水蒸氣驅動，水蒸氣儲存在彈射器下面的容器內，壓強非常大.當飛機發動，彈射器啟動的時候，巨大的彈力加上飛機本身發動機的推力，可以將飛機在短短的45m內，由靜止加速到250km/h.這個時速才能夠使航母上的重型飛機獲得足夠的起飛速度和升力.

艦載飛機安全降落也是一個重大難題.航空母艦的飛行甲板與陸地機場的跑道相比是“袖珍型”的.要在短距離內讓高速著陸的飛機速度降到零而不沖出甲板，需要加大對飛機的阻力，這種加大阻力的裝置就是阻攔索.阻攔索由特殊的合金材料制造.它的硬度非常大，大得可以經受住飛機的劇烈拉扯而不斷開：它同時還具有超強的韌性，可以像繩子一樣任意彎曲，當艦載飛機需要著陸時.飛機要先放下起落架和尾鉤.尾鉤是艦載飛機獨有的設計，它用來勾住阻攔索.當艦載機在航母甲板上著陸時，尾鉤勾住阻攔索.由于阻攔索固定在甲板上，會給飛機一個向后的彈力，這個力拉著飛機，使它由高速變為靜止（如圖4）.

我國第一艘航母“遼寧艦”克服了重重困難，于2012年服役.它采用的番號“16”是為了紀念1916年誕生的劉華清上將.這艘航母采用柴電動力，在世界上還算不上先進，卻解決了我國海軍航母從無到有的問題，如今.我國正在加緊研制電磁彈射器、航母核動力發動機及更先進的艦載飛機.相信不久的將來，我國的核動力航母編隊會馳騁在祖國的南海之上.