（来源：中国航空报）

　　如今的F-35C虽不是重型战斗机，但它最大起飞重量已逾30吨，也难怪被笑称为“肥电”。

诺福克海军造船厂内CVN77“布什”号航母，舰员正在协力将弹射器气缸重新安装回沟槽内。汽缸的开缝特征明显，即便有巧妙的密封结构设计也会有一定的漏气率。

一片“锅气”之中，“戴高乐”号上的“阵风”M排队等待弹射起飞。

　　二战后，美国航母舰载机的发展沿着喷气化道路迅速走向大型化、重型化，比如图中的弹射起飞离舰的A-5“民团团员”重型攻击机，最大起飞重量逼近30吨，对蒸汽弹射器性能提出了更高要求。

　　露在飞行甲板上的是弹射滑块，它与舰载机的弹射杆相连。而它的下面隐藏着的是蒸汽弹射器的2组气缸。郑宇航美蒸汽弹射技术成就的背后一位乌克兰移民奉献半世纪　　上篇说到，莫德斯托·扎哈尔琴科在14岁那年随家人从乌克兰一路辗转奥地利、波兰、德国，最终踏上美国国土，1953年正式成为美国公民。1959年8月，从纽约市立学院机械工程专业毕业的扎哈尔琴科加入美国海军，在莱克赫斯特的海军航空试验场担任研发测试工程师。此后在半个多世纪的职业生涯中，他参与了40多个系统的测试和实施，这当中就包括了飞机起降系统（ALRE）、综合弹射控制站（ICCS）、空中交通管制（ATC）以及起降综合电视监视系统（ILARTS）。　　从莱克赫斯特起步，扎哈尔琴科随后前往位于弗吉尼亚州阿灵顿的海军航空系统司令部（NAVAIR）任职，1967年至1984年他担任NAVAIR的发射和回收设备部门主管。为解决高压蒸汽需求过大且与航母推进系统冲突的问题，于1982年领导开发了低压蒸汽弹射器C-13-2，绰号“肥猫”。至此，英国人科林·坎贝尔·米切尔的蒸汽弹射器技术在美国落地生根后，经过以扎哈尔琴科为代表的美国工程师团队的培育结出了C-13-2型弹射器的技术硕果，将美国蒸汽弹射器技术的发展推向了巅峰。美国本土化之路，弹射行程、压力、缸径的三变　　战后，美国海军航母发展的支线上是埃塞克斯级、中途岛级这些“二战”航母的现代化改装，改装上蒸汽弹射器，主线则是发展超级航母，从“福莱斯特”级到“小鹰”级，再到迈入核动力超级航母时代的“企业”级、“尼米兹”级。与此同步的，是更重型化的舰载机上舰，飞行甲板面积的扩容，给蒸汽弹射器的弹射行程拉长留出了空间。也就是，蒸汽弹射的弹射行程从C-11-1的215英尺（65.5米）、C-11-2的150英尺（45.7米），到C-7、C-13-0的249英尺（75.9米），进一步延长到C-13-1和C-13-2上的309英尺（94.2米）。　　与此同时，美国蒸汽弹射器的系统工作压力呈现出逐步下降的趋势，虽然这当中也曾有高压的试验。在常规动力航母上，蒸汽弹射器是直接引入航母主机锅炉的蒸汽，因此沿用了二战时期600psi（磅/平方英寸，美式压力计量单位，1标准大气压约等于14.696psi）蒸汽涡轮主机的旧规格，蒸汽弹射器的工作压力为550psi的工作压力。进入核动力航母时代，蒸汽弹射器的蒸汽来源变为借助蒸汽发生器对核反应堆二次冷却循环回路水的加热沸腾，C-13-0和C-13-1型弹射器的工作压力进一步降到520±10psi。直到扎哈尔琴科领导研制的C-13-2上将工作压力降为450±10psi，也就是约等于30个大气压。　　而物理规律下，压力下降，弹射行程（91~94米）又受限于航母的尺寸而无法再延长，那么扎哈尔琴科团队又是如何保证弹射能力不减的呢？他们跳出了米切尔的18英寸（457毫米）汽缸直径尺寸规格，在C-13-2采用了直径21英寸（533毫米）更大的汽缸后，其汽缸容积提高了36%，更多的蒸汽进入了汽缸，活塞获得了更大的推动能量。由此，保住了C-13-2与C-13-1同级别的弹射能力——将8万磅（36.29吨）的舰载机“弹射”加速到140节（259.28千米/时）末端速度。扎哈尔琴科的革新蒸汽弹射器技术迎来顶峰　　另外，来自工程技术界的论文中，给出的经验性估计是C-13-2型蒸汽弹射器的一次弹射释放的能量是95兆焦耳。而其弹射能力强劲的进一步具象化展现就是：可以在无甲板风环境、不依靠迎头甲板风的帮助下，直接凭借弹射器的强大功率将A-5“民团团员”、F-14“雄猫”等为代表的重型舰载机弹射升空。同时，由于C-13-2的工作压力下降，也让整个系统的各管路元件所承担的压力负荷由此减轻，相关子系统、管路元件不论是制造/采购成本、维护成本、使用寿命，还是系统安全等都得到了全方位改善。　　根据美国海军官方评估，扎哈尔琴科的这一重大技术革新，为海军节省了超6亿美元。扎哈尔琴科因此荣获航空系统司令部颁发的单项成本削减成就奖，在美国弹射器技术发展史上留下了属于他的不可磨灭的功绩。至此，美国成为该技术领域的集大成者，也是相当长时期的业界唯一的蒸汽弹射器技术对外输出国。　　作为法国第一艘、美国海军以外唯一一艘完工的核动力航母，4.2万吨的“戴高乐”号选装了2部C-13-2蒸汽弹射器的法国版，非官方称呼是C-13-3，其弹射行程缩短（约75米）、工作压力稍降，弹射性能也参照“阵风”M做了大幅下调，普遍说法是可支持最大起飞重量23吨的舰载机。这也成就了美法两国海军航母“共享飞行甲板”高互操作性的佳话，多年来，“阵风”“大黄蜂”“超级大黄蜂”战斗机、“鹰眼”预警机在对方航母上起降一直都是两国海军联合演习演练中的经典科目。米切尔的核心专利技术蒸汽弹射器自带“锅气”　　在莫德斯托·扎哈尔琴科这位乌克兰移民正式成为美国公民的1953年，英国人科林·坎贝尔·米切尔在美国提交了若干技术专利，这当中尤为核心的一个就是关于蒸汽弹射器的C型开缝汽缸顶部的密封结构设计。　　米切尔在密封结构设计的巧思，也在美国的蒸汽弹射器上一脉相承。C型开缝汽缸上有汽缸盖板，它是长条状、截面呈J字型的弯钩状盖板，一端铰接在汽缸开槽—侧的边条并嵌住开槽凸缘，另一端则是钩住在汽缸开槽另一侧的凸缘，同时也压住密封条。密封条是一根细长、扁平的矩形金属带，两端分别固定在汽缸的前后两端，通过张紧机构拉直，正好堵在汽缸开槽两端的凸缘之间。　　在汽缸内的活塞运动过程中，这个柔性密封条会被支起顶开，在活塞（也可以说是弹射滑块）离开之后，密封条又回到原本的位置。这样活塞柄连接的弹射滑块在沿着汽缸开槽移动的同时，又不会造成太多的蒸汽泄漏、保证了汽缸的整体密封性。因此，蒸汽弹射器的每次弹射作业前后，都会有热腾腾的蒸汽溢出。这样的场面，在中文网络中我们非常形象地称之“锅气”。有“锅气”的蒸汽弹射器用起来还需要热锅　　在我们的美食文化中，说有锅气无疑是一道菜的加分项。如果将弹射成功视为做成一道菜的话，那么，蒸汽弹射器就可以说是“厨师”手中成就美食的炊具“铁锅”，只不过这具铁锅重达几百吨。而与铁锅炒菜相像的还在于，蒸汽弹射器的弹射作业也需要先“热锅”，即在开始弹射工作前首先对气缸进行预热。美国航母上负责这项工作的“厨师”是舰上的最大部门航空部门的V-2分队（Air Department V-2 Division）。　　蒸汽弹射器的汽缸，两侧和中部安装有加热用的鳍片管，它将使C型开缝汽缸的整体温度与蓄压罐内的高压蒸汽持平，以避免温度差异导致的非均匀热膨胀，降低汽缸的活塞与汽缸壁间的相互磨损。同时，热膨胀会使汽缸延伸至适当的运行长度，比如在美国海军相关人员操作手册上就写明了，这两个汽缸之间长度要相差不超过1英寸（2.54厘米），以满足弹射器正常作业要求。这样的“热锅”过程同样不能急躁、不能太赶时间，否则气缸升温速度过快，会因热应力对汽缸结构造成损伤。　　当带着锅气的热菜出锅端上桌后，接下来厨师少不了刷锅、擦下灶台等工作。同样，美国航母蒸汽弹射器的作业也如此，它是包含大量运动部件、结构极其复杂、工作环境恶劣的机械装置，它的可靠运行离不开舰上V-2分队人员对每个细节的精心细致的维护检修。一个典型的例子是，他们要用直径量规测量C型开缝气缸的内径。气缸承受着外部温度变化，长期暴露在高温高压环境下，这不可避免会导致它们出现变形或失去圆度。因此，按照美军航母上作业手册的要求，每弹射2000次就要测量气缸多个点的直径，以确定气缸当前的形状是否精准，是否需要对其进行“敲击”或“锤击”等措施使其恢复原状。蒸汽弹射作业一次弹射要消耗半吨水　　在一次次弹射作业中升腾起“锅气”的背后，是蒸汽弹射器身上另一备受关注的话题——一次弹射作业要消耗多少淡水。较于此前常规动力航母中直接引入主机锅炉的蒸汽，如今美国海军的核动力航母上，是借助蒸汽发生器将核反应堆的二次冷却循环回路的水加热沸腾，而后高压高温的蒸汽存储在湿式蓄压罐中，等待弹射作业时快速且可控地（通过变速率蒸汽注入阀来控制，这也是核心技术之一）释放，进而变成瞬间功率强劲的弹射能量。　　对于蒸汽动力弹射器的每次弹射作业大约需要消耗多少水，即便是在美国海军等官方报道中给出的数字也是不一致的，但大体而言是半吨左右。见证了美国海军蒸汽弹射器技术一步步演化的莫德斯托·扎哈尔琴科在2015年海军航空系统司令部的采访中，在谈及电磁弹射的优点时，就蒸汽弹射器每次弹射对淡水的消耗量，所给出的数字是超过1200磅（544.31千克），并强调说“这些水需要海水淡化和净化”“甚至会影响到舰员的洗澡”。