作者当头一砖

弹射器：现代航母艰难的基础
弹射器出现的时间可以追溯到3000年前，中国xx攻城的投石机是xxx的弹射器。这种古老的设备是机械与动力学的结晶，它是利用悬挂重物的重力作为驱动力，利用杠杆原理将重力转化为投掷的驱动力；这些木制的设备通常都是野战时期从被攻击目标周围采集木料现场加工而成，1000年前元朝时期的掷石机高达15米，重约3吨，能够把几百公斤的巨石、燃烧物等抛送到500步之外的城墙上。火炮出现以后，投石机慢慢淘汰，被湮没在历史的故纸堆里；{dy}代弹射器和古老的掷石机原理相同，结构类似，同样是利用重物重力通过圆盘绳索将飞机抛飞出去，这样的弹射器曾用于{dy}次世界大战以前的飞机与军舰结合的尝试。

早期的压缩空气弹射器。
工程师们发现，重物悬挂坠落产生的力量总是很小，而且需要很大的空间，特别是高度很不容易操作；凭借科技的发展，空气压缩机让体积小力量大的高压空气瓶取代了悬挂重物，它们的一些成品伴随战列舰、重型巡洋舰参加了{dy}次世界大战。航空母舰的出现原本与弹射器没有什么关系，弹射器是战列舰这类没多大空间让飞机起飞的军舰的设备，航空母舰有宽阔平坦的甲板直接滑跑起飞，不需要使用弹射器。早期的弹射器笨重、操作缓慢，高压气瓶已经让位于更高压和紧凑的液压系统，美国海军对弹射器比较感兴趣，他们把它安装在机库里，设想在紧急时刻飞机不用升上甲板，可以直接机库里横着就弹射出去。
二战初期，只有美国航空母舰在部分军舰的飞行甲板上设计了2台液压弹射器，这个东西并不是很受船员们的欢迎，因为要使用它需要不少的士兵来回奔跑，还需要和甲板下的人员注意动作配合，这在看不见也听不清的年代是相当困难和费神的；液压弹射器还经常漏出大量有腐蚀性和毒性的液压油，让甲板难于清理。飞行指挥官们很少把这个设备当回事，当时{zlx}的航母运作方式是让起飞飞机在甲板上按照起飞距离的长短队列排列，先起飞比较轻巧的战斗机，然后是重一点的俯冲轰炸机，{zh1}面是驼着很重的xx或鱼雷的鱼雷轰炸机。

队列式起飞非常有效，二战初期一艘2万吨的航母出动50架左右的飞机可以小于20分钟，偷袭珍珠港的日本海军赤城号花费的时间更少，这是在现代无法想象的数字。因此，二战航母飞行指挥官仅仅在甲板上摆满了飞机又想要派出远程侦察机时才会想到弹射器，在1943年以前，航母有98%的起飞都是依靠自身动力滑跑完成的；1943年到1945年，这个数字也仍然达到75%。尽管战争后期出现的飞机都更大更重，弹射器仍然只处于辅助的角色，它只在一些轻型护航航母上表现出较强的作用，有些国家比如日本，始终都未给航母配置弹射器。
二战结束后，高速喷气时代的到来对航空母舰是一个灾难，早期的喷气发动机体积大功率小，为高速设计的飞机需要把速度提高到原来那些螺旋桨飞机起飞速度的2倍甚至3倍才能离开地面，对机场的跑道长度要求从原来的100-200米提高到1000-2000米。航空母舰的甲板长度是有限的，二战末期建造的{zd0}的中途岛级航母甲板长度也不过300米左右，依靠自身动力滑跑基本是不可能的，必须借助其它助推手段才有可能让喷气式飞机在航空母舰上应用。

美国海军尝试了火箭助推和其在二战期间坚持发展的液压弹射器，两者都实现了让喷气机可用的目的，但是火箭效率太低，偶尔少量的使用还可以，如果普及到每一架飞机则是不可能的，按1948年美国埃塞克斯级航母的战斗日出动量来算，航母一个自持作战周期（7个战斗日）内消耗的火箭助推器会占用航母1/4的舱室；使用液压弹射器是比较现实的，美国当时研究的{zd0}功率液压弹射器可以把10吨左右的飞机推送到78节，这个能力可以勉强在航母高速前进时让当时一些平直机翼的喷气式飞机起飞。这一时期美国海军的作战飞机仅有战斗机进行了喷气化，攻击机和轰炸机还是维持螺旋桨动力，海军还没有能力让重型的攻击机喷气化。朝鲜战争时，美国海军的战斗机面对敌手的米格-15几乎是xx不敌，即便是很大优势情况下也难以获得战果，美国海军的舰载机慢慢堕落到只能执行近距支援的地步，防空任务由空军的F-84和F-86担任。
革命性的飞跃来源于老牌海军强国英国。英国在1947年就开始研究名为开槽气缸的以船舶主动力锅炉蒸汽驱动的直列助推设备，1948年，{dy}条试验性蒸汽弹射器BXS-1建造完成，在北考文垂的文森斯船港附近设立了一个试验台，用滑车和沙包代替飞机作为承载物挂在蒸汽弹射器上，{dy}次发射时仅仅70%的蒸汽压力就让2吨重的滑车飞出了差不多一英里，这是个令人鼓舞的成绩，也是一个了不起的新开端。英国海军翻开了现代航空母舰的新篇章，他们发明了斜角降落甲板和菲涅耳助降镜能够让高速飞机安全降落，同时也发明了蒸汽弹射器让喷气式技术能够在航母上得以应用和发展。现代航空母舰由此而诞生。
蒸汽弹射器由英国发明，美国购买了英国在此领域的专利。{dy}条实用成熟的蒸汽弹射器是英国的BS-4型，它安装在武仙座号上进行了为期两年的试验，结果表明蒸汽弹射器是可靠的、重复使用的大推力高速助推手段，能够满足喷气式飞机使用。这一型号的弹射器迅速装备了英国半人马级、巨人级和尊严级的轻型航母，大型舰队航母胜利号和鹰号装备了增强型号。美国海军引进BS-4弹射器以后仅建立了一条用于陆地机场实验，而后自行设计了一款并作了一定程度的改进，命名为C-11型；美国的艾塞克斯级航母甲板尺度大，因此弹射器的长度比英国人的要长，弹射能力更强一些。下面列表可以看出{dy}代蒸汽弹射器的性能参数：

英国BS-4 英国BS-4A 英国MSC-3 美国C-11 美国C-11-2
生产厂商 米切尔•布朗 米切尔•布朗 麦克泰戈•肖特 西屋 西屋
全长 48.8米 53.38米 48.8米 68.7米 50米
动力冲程 31.34米 46.1米 30．78米 64.5米 45.8米
蒸汽压力 28.8千克/c㎡ 38.9千克/c㎡ 28.8千克/c㎡ 38.7千克/c㎡ 38.7千克/c㎡
速度上限 13.62吨/110节 14.92吨/148节 13.62吨/105节 17.7吨/136节 11.35吨/130节
重量上限 18.16吨/78节 22.7吨/94节 18.16吨/73节 31.87吨/108节 24.97吨/103节
使用年限 1952年 1960年 1952年 1954年 1954年
使用军舰 巨人级、尊严级、半人马级 胜利号 米纳斯吉拉斯号 CVA-19汉科克号 AVT-59福莱斯特号CV-60萨拉多加号

1950-1960年间是喷气式航空技术发展井喷的时代，飞机更新换代非常快：1952年米格-15和F-86这类高亚音速飞机刚刚开始风靡，到了1958年2马赫的战斗机已经开始服役了；美国海军刚刚装备F-86的海军型时，三款超音速的舰载机就已经开始在航母上试装备飞行。
尽管有了弹射器，喷气式飞机上舰还是受到极大的限制。弹射器是一种动能辅助设备，飞机越重，提供的加速能力就越低；而喷气式飞机恰好是飞机越重，需要的起飞速度越高，这两者特性xx相反，弹射器只能给飞机一个基本的助力和条件，更多的事情还是需要飞机自己来完成。在50年代，飞机设计师们对飞机设计主要还是在新技术方面进行探索，超音速飞机对于所有人来说都是摸着石头过河，当时xx的2马赫战斗机，比如苏联的米格-21，正常重量起飞速度不小于280千米/小时，实际上基本要达到300千米/小时才飞得起来，美国空军的F-104星战士是xx的号称人力火箭的超音速战斗机，起飞速度要达到340千米/小时才能离开地面。
我们从上面的列表中可以看到，即便是当时性能{zh0}的英国弹射器{zg}也只能提供148节，大约相当于270千米/小时的速度，借助航母高速行驶时制造的25节以上的甲板风，航母上勉强可以让飞机起飞速度达到315千米/小时，基本达到当时超音速飞机起飞的条件。这一时期，美国海军发展的超音速战斗机受到航母弹射器输出功率的限制，只能发展轻型机，在空军凭借F-100、F-102、F-104、F-105、F-106等飞机频频刷新超音速的速度记录时，海军还在为象F-7U大弯刀这样的高亚音速飞机头疼。

飞机设计师们现在逐渐开始了解超音速飞机的需求了，飞机要细长、机翼要薄、翼面积尽量小，这样可以降低超音速阻力，更容易实现高速飞行。而海军的飞机为了在航母上起飞降落，弹射器限制了飞机的起飞重量，降落的拦阻索限制了飞机的{zd1}飞行速度，{dy}代的舰载超音速飞机F-8U十字军{zd0}起飞重量稍微超过了C-11弹射器的许可，但是这种飞机为降落设计的自动变攻角机翼可以弥补起飞时这点重量增加产生的后果，飞机{zd0}速度1.7马赫，F-8U十字军{zd0}起飞重量大约12.6吨，离甲板速度不小于137.2节，C-11弹射器有能力在无风零速时把它送上天，但是装在斜角甲板处较短的C-11-2弹射器则需要不小于25节的甲板风帮助了。
美国海军通过弹射器高速和低速弹射性能的极限，分别制定了新的战斗机设计原则，即发展单发轻型战斗机用于防空和护航任务，以弹射器可承受的高速上限为飞机设计{zd0}起飞重量的限制，FH-1、FH-3、F-7U、F-8U都是遵循这样的设计原则。而较低速的攻击机A-1、A-3没有战斗机高飞行速度的要求，则需要考虑更多的满足低速起飞要求，以图有尽可能大的起飞重量和尽可能大的武器载荷。
{dy}代蒸汽弹射器建造数量不多，没有能够形成工业标准化设计，建造较晚的弹射器在一些部件上不断的修改，改进性能和可靠性。{dy}代蒸汽弹射器应用的环境主要是二战末期建造的大量老式航母的改造，没有一艘航母是专门设计的，因此每一部弹射器都是围绕被改装舰艇量身定做的，这个情况在英国最明显。英国在战争末期建造了大型航母胜利号和鹰号，还有最晚下水的皇家方舟号，还有巨人级5艘、尊严级6艘、半人马级2艘一共13艘轻型航母。蒸汽弹射器研制的原形是在巨人级航母武仙座号上进行的，巨人级航母除卖给巴西的米纳斯吉拉斯号使用了麦克泰戈•肖特公司制造的C-3弹射器外，其它的都安装了标准型号的BS-4型蒸汽弹射器，而尊严级的印度维特兰克号则是安装与巨人级同样的弹射器，最晚的墨尔本号则安装较新经过改进的版本。胜利号的现代化改进是因为在战争中多次受伤必须大修而不得不进行的，它和鹰号几乎同期开始，都装备长版本的弹射器，因这两艘军舰甲板布局和长度宽度尺度不同，两艘军舰装备的4条弹射器长度互不相同，零件也不通用，性能也各有差异，而建造未完成就直接改为现代化设计的皇家方舟号则直接使用了第二代的蒸汽弹射器。
英国的非标准化导致海军操作的复杂性大大增加了，同一架飞机在不同的军舰上服役必须单独出具飞行手册，军舰的水手们也必须牢牢记住各自军舰的关键性参数，有些舰艇指挥官为了避免犯错甚至始终都不使用飞机的极限性能，让飞机少装200千克燃料或者少挂一颗xx能够相当大程度的避免事故的发生。美国人的情况稍微好一些，美国人在战争末期建造了20几艘埃塞克斯级大型舰队航母，还建造了更大型的中途岛级航母。美国人的改装因为埃塞克斯级的批量效应，标准化工作还算不错，但是蒸汽弹射器、斜角甲板等改进项目费用非常高，美国海军也没有足够的预算将所有的航母改装完成。他们将一部分航母转为反潜航母或者多用途支援舰，继续使用老的液压弹射器，使用直升机和帮助海军陆战队运送各类车辆。改进工作不继续进行下去还有一些别的理由：尽管C-11型弹射器比英国原型功率更大，但是美国海军已经不满足其性能的限制了，海军发展计划中的A-5攻击机和F-4战斗机都是双发重型飞机，设计中的超级航母美国号拥有更大的排水量和甲板尺寸，更强力的弹射器在准备中；军舰现代化改进的船厂建造周期最快也要1年半，而那个时代的技术换代只需要3-5年，几艘军舰排队在船厂等待改进，花费巨资现代化改进的军舰有可能还没出厂就面临淘汰。

由于C-11蒸汽弹射器是大洋彼岸的舶来品，美国海军一直对其结构和性能感到不满，认为英国人设计得太小气。美国从1948年起也在探索类似结构的弹射器，只不过美国人把注意力放在火药弹射方面，火药弹射器曾经在二战中开发过轻型弹射器，体积小重量轻，操作人员少，美国一直对这项技术报以厚望。但是火药弹射器大型化的道路并不容易实现，美国历时15年，花费2000多万美金的研制最终还是宣布失败，但是失败的项目并没有以结束告终，蒸汽弹射器引进以后，美国需要一个研发团队开发后续的新一代弹射器，虽然火药弹射器研制失败，但两者间有大量的技术可以相互借鉴。
事实证明这是可行的，设计小组用原来火药弹射器的一些部件和设计参数，成功地将C-11型弹射器转化为C-7型弹射器。C-7型弹射器可以算美国自行开发设计的{dy}款弹射器，这一型号在C-11的基础上放大了部件尺度，气缸直径提高到18英寸，新设计的饱和蒸汽蓄压筒代替了原有的过热蒸汽蓄压筒，同样体积下饱和蒸汽蓄压筒充气时压力下降幅度仅为过热蒸汽的1/3，而提供的弹射功率则比以前大了45%。c-7弹射器进一步延长了弹射冲程的长度，全长达到81.4米，动力冲程达到77.1米。
C-7是第二代弹射器，它吸收了{dy}代弹射器的设计要素，增加了动力冲程，可以使用较大较重的高速飞机。C-7弹射器主要针对新建造的弗莱斯特级航母，这一级三艘航母主动力设计有着天壤之别。CV-59福莱斯特号采用的蒸汽系统是美国第二次世界大战期间制定的舰队标准蒸汽系统，工作压力大约4.5Mpa，提供蒸汽弹射器的蒸汽压力仅能达到38.7千克/c㎡，而战后美国航母设计对这种能级水平的锅炉和蒸汽轮机作了新的提升，后续的CV-60萨拉托加号、CV-61突击者号采用了新的动力系统，这套系统蒸汽压力达到8.45Mpa，提供蒸汽弹射器的压力可达77千克/c㎡。新动力系统几乎将蒸汽压力提高了整整一倍，这为C-7型弹射器带来了截然不同的两种表现，在福莱斯特号上，C-7型弹射器采用专用大流径的变速率压力阀，可以将26吨重的飞机推到125节，而萨拉托加号和突击者号上的C-7弹射器则可以把同样重量的飞机推到140节。