Pierwsze testy katapulty elektromagnetycznej. Rewolucja?

Już niedługo Amerykanie, jako pierwsi zastosują na okrętach napęd elektromagnetyczny do wyrzucania w powietrze samolotów pokładowych - donosi FoxNews. System EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System) zastąpi katapultę parową w pierwszej kolejności na nowym lotniskowcu USS „Gerald R. Ford” (CVN 78) - okręcie nowego typu, który ma zostać wprowadzony do linii w 2016 r.

Testy na pokładzie lotniskowca, planowane na miesiące letnie, będą początkowo polegały na wyrzucaniu poza okręt specjalnych sanek. Sanki te mają być później wyławiane, co będzie o tyle łatwe, że okręt stoi obecnie na rzece James (wyposażany w stoczni Newport News Shipbuilding). Pierwsze starty samolotów z wykorzystaniem katapulty elektromagnetycznej planuje się przeprowadzić dopiero, gdy okręt wyjdzie na morze.

To będzie ogromny postęp w programie EMALS, ponieważ wcześniej prowadzono jedynie testy na lądowisku odwzorowanym w bazie lotnictwa morskiego w Lakehurst, (stan New Jersey). Jak dotąd przeprowadzono tam 452 starty z wykorzystaniem samolotów: EA-18G Growlers, F/A-18 Super Hornets, C-2 Greyhound, E2D Advanced Hawkeyes oraz F-35.

Katapulty parowe i elektromagnetyczne

Za opracowanie katapulty elektromagnetycznej dla US Navy odpowiada koncern General Atomics, który otrzymał za to w 2009 r. 573 miliony dolarów. Zaprojektował system startu samolotów pokładowych, który ma eliminować większość wad dotychczasowych katapult parowych. Nie chodzi tu jedynie o małą wydajność, ale przede wszystkim o brak możliwości sterowania mocą wyrzucania statków powietrznych. W przypadku katapult parowych „kopnięcie” w podwozie jest bowiem tak samo silne w przypadku dużych, dwusilnikowych samolotów wczesnego ostrzegania E-2C Hawkeye, jak i przy starcie niewielkich maszyn – takich jak np. bezzałogowy samolot X-47B.

W przypadku katapulty elektromagnetycznej istnieje możliwość sterowania i to nie tylko jednorazowo poziomem siły ciągnącej wózek, ale w sposób ciągły - zaczynając od małych wartości i później - odpowiednio ją zwiększając (dzięki temu następuje łagodniejsze przyśpieszenie do prędkości wymaganej podczas startu). Dodatkowo każdy program startu można dobierać wcześniej i programować - w zależności od typu samolotu, a nawet ilości zabieranego przez niego wyposażenia (masy startowej).

Jak podkreślają Amerykanie takich czynników, które powinno się uwzględniać przy nastawianiu katapulty podczas wyrzucania w powietrze samolotów jest więcej: rozmiar statku powietrznego, jego kształt (w tym zabierane wyposażenie zewnętrzne – np. zbiorniki paliwa i zasobniki), waga, prędkość wiatru na pokładzie lotniczym, prędkość lotniskowca itd.).

Będzie to szczególnie ważne w przypadku dronów, które nie będą już musiały mieć podwozia o konstrukcji tak wytrzymałej jak ciężkie, załogowe statki powietrzne (tylko po to by wytrzymać „kopnięcie” wózka katapulty).

Budowa EMALS

Obecnie zakończono już instalowanie okablowania i liniowego silnika indukcyjnego w rynnie katapulty na pokładzie lotniskowca USS „Gerald R. Ford”. Teraz po zakończeniu testów na lądzie, na okręt ma zostać przeniesiony również metalowy wózek, spełniający identyczną rolę jak sabot w dziale elektromagnetycznym.

Specjalnie zaprojektowane silniki liniowe mają za zadanie aktywować pole elektromagnetyczne w kolejnych sekcjach katapulty. To właśnie dzięki temu - „przemieszczającemu” się polu popychany jest wózek ciągnący samolot. Przy czym silniki liniowe zaprojektowano tak, by pomóc stworzyć to pole tylko w tym miejscu katapulty, gdzie jest to konieczne

Amerykańscy eksperci wyjaśniają, że jest to taka sama filozofia, jaką wykorzystuje się w rollercoasterach, z tą różnicą, że tutaj podniesiono do najwyższej rangi kwestie niezawodności. Jeżeli więc system ma wystartować to musi wystartować.

EMALS to katapulta o długości 91 m pozwalająca na rozpędzenie samolotów o wadze 45 ton do prędkości 240 km/h. Składa się ona z czterech podstawowych elementów. Pole elektromagnetyczne działa na „wózek” aluminiowy o długości około 6,7 m. Pole to jest wytwarzane przez liniowy silnik indukcyjny, który jest utworzony przez wiele takich samych sekcji uzwojenia zasilanych w miarę przesuwania się wzdłuż nich aluminiowego wózka.

Silnik indukcyjny wymaga dużej ilości energii elektrycznej, którą trzeba dostarczyć w przeciągu kilku sekund, czego nie są w stanie zapewnić okrętowe systemy zasilania. Dlatego EMALS to również specjalny system magazynowania energii elektrycznej, który po rozładowaniu podczas startu katapulty można naładować w czasie nie większym niż 45 sekund, a wiec szybciej niż w przypadku katapult parowych. Dzięki temu zwiększa się częstość startu samolotów, a tym samym tworzenia lotniczej grupy uderzeniowej.

Tak zaprojektowany system jest łatwiejszy w eksploatacji, zajmuje mniej miejsca na okręcie, jest prostszy w budowie i ma być bardziej niezawodny od katapult parowych (które podczas każdego startu zużywają do 614 kg pary).