航母上的力学应用

杜威

中国由于历史原因，海军发展很缓慢，前一段时间黄海海域打捞发掘的致远舰，似乎还在诉说着旧中国那段为人鱼肉的岁月，我们祖国的南海许多岛屿还被周边国家非法占据着，为了维护中国的领土权益，我国于2014年发行了明确标明领海的竖版地图.没有一个大国没有航空母舰，中国也不能永远不建造航母.没有航母.我们就无法保障祖国的领土完整，然而.起步较晚的中国工业基础薄弱，建造航母的许多世界性技术难题，阻碍着中国的航母梦，

航空母舰，简称航母，是一种大型舰船，它就像一个浮动的飞机场，可以把战机运输到战斗前线.为战机起降提供有利条件和后勤补给.航母一般以编队的形式出现，一个航母编队里有各型战舰.航母编队的战斗力是惊人的，

航母要想高效地战斗，离不开航母上的升降机（如图1）.大海上由于天气恶劣，空气湿度大，海浪里夹杂着海盐，对金属的侵蚀性很强.为了保护舰载飞机，航母上有一个大型的机库，机库在飞行跑道下面，就像把飞机停在了“地下停车场”.战斗前，需要把飞机从“地下停车场”迅速地运送出来.这时候就需要运用升降机了.升降机是一个大型的电梯平台.飞机从机库开到升降机上去，然后就像坐电梯一样被运送到航母甲板上.由于飞机的质量非常大，因此需要升降机提供强大的升力，还要保证安全稳定，这对工业技术要求非常严格.

为航母提供航行动力的装置是舰船上的发动机.根据发动机种类的不同，航母可以分为常规航母和核动力航母，常规航母采用柴电动力，能耗很大，一般为中小型航母：核动力航母采用核能为燃料动力，一般为大型航母.排水量可达10万吨，核动力航母技术非常先进，20年无须更换燃料.目前世界上只有美国的核动力航母比较成熟.航母的直接动力来源于尾部螺旋桨的推力，螺旋桨转动的时候.可以把水向后推，由于物体间力的作用是相互的，航母会受到一个海水对它的大小相等、方向相反的推力.这个推力的方向向前，使得航母可以向前航行.

航母发挥战斗能力.主要依靠舰载飞机.为了便于停放和运输，舰载飞机的机翼一般都是可以折叠的，平时停放的时候折叠起来.当需要飞行和战斗的时候就打开，舰载飞机从空中降落着舰时，由于速度非常大并且飞机质量巨大，与航母最先接触的起落架会受到巨大的冲击力，而飞机上固定弹射器的部位就是前起落架，所以舰载飞机的前起落架都比陆地飞机的要粗壮得多，再加上双轮（如图2）的组合使得舰载飞机的着舰更稳定.

舰载飞机的质量是制约着航母发挥作战威力的重要因素，航母的飞行跑道很短.要在很短的距离实现飞机的速度从零到飞行速度的加速，是件困难的事情.要实现更大质量的飞机起飞，就需要建造弹射器，目前世界上只有美国的弹射器技术比较成熟，采用的是蒸汽弹射器.弹射器就像是一张弓，飞机就像是一支箭，弹射器可以把飞机像射箭一样弹射出去（如图3）.当飞机需要起飞的时候，弹射器上的牵引杆与飞机的前轮相连.弹射器内由水蒸气驱动，水蒸气储存在弹射器下面的容器内，压强非常大.当飞机发动，弹射器启动的时候，巨大的弹力加上飞机本身发动机的推力，可以将飞机在短短的45m内，由静止加速到250km/h.这个时速才能够使航母上的重型飞机获得足够的起飞速度和升力.

舰载飞机安全降落也是一个重大难题.航空母舰的飞行甲板与陆地机场的跑道相比是“袖珍型”的.要在短距离内让高速着陆的飞机速度降到零而不冲出甲板，需要加大对飞机的阻力，这种加大阻力的装置就是阻拦索.阻拦索由特殊的合金材料制造.它的硬度非常大，大得可以经受住飞机的剧烈拉扯而不断开：它同时还具有超强的韧性，可以像绳子一样任意弯曲，当舰载飞机需要着陆时.飞机要先放下起落架和尾钩.尾钩是舰载飞机独有的设计，它用来勾住阻拦索.当舰载机在航母甲板上着陆时，尾钩勾住阻拦索.由于阻拦索固定在甲板上，会给飞机一个向后的弹力，这个力拉着飞机，使它由高速变为静止（如图4）.

我国第一艘航母“辽宁舰”克服了重重困难，于2012年服役.它采用的番号“16”是为了纪念1916年诞生的刘华清上将.这艘航母采用柴电动力，在世界上还算不上先进，却解决了我国海军航母从无到有的问题，如今.我国正在加紧研制电磁弹射器、航母核动力发动机及更先进的舰载飞机.相信不久的将来，我国的核动力航母编队会驰骋在祖国的南海之上.