Введение

Система запуска самолетов, разработанная для ВМС США, представляет собой тип электромагнитной катапультной системы (EMALS), разработанной компанией General Atomics для Военно-морских сил США. Система запускает самолеты, базирующиеся на авианосце, посредством катапульты, использующей линейный индукционный двигатель вместо традиционного парового поршня. EMALS впервые был установлен на головном корабле USS Gerald R. Ford. Его основное преимущество заключается в более плавном ускорении самолетов, что снижает нагрузку на их фюзеляжи. По сравнению с паровыми катапультами, EMALS также легче, предположительно дешевле в эксплуатации и требует меньшего обслуживания, а также способен запускать как более тяжелые, так и более легкие самолеты, чем система с паровым приводом. Кроме того, он снижает потребность авианосца в пресной воде, тем самым уменьшая потребность в энергозатратном опреснении.

Проектирование и разработка

Разработанные в 1950-х годах, паровые катапульты показали исключительную надежность. Авианесущие корабли, оснащенные четырьмя паровыми катапультами, могли использовать по крайней мере одну из них в 99,5% случаев. Однако у них есть ряд недостатков. Одна группа инженеров ВМС писала: "Основной недостаток заключается в том, что катапульта работает без системы обратной связи. Отсутствие обратной связи часто приводит к резким изменениям в тяговом усилии, что может повредить или сократить ресурс планера самолета". Паровая система громоздкая, неэффективная (4–6% полезного действия) и сложна в управлении. Эти проблемы с управлением позволяют паровым катапультам запускать тяжелые самолеты, но не такие легкие, как многие беспилотные летательные аппараты. Система, в некоторой степени схожая с EMALS, электрокатапульта Westinghouse, была разработана в 1946 году, но не была принята на вооружение.

Линейный индукционный двигатель

EMALS использует линейный индукционный двигатель (LIM), который использует переменный ток (AC) для генерации магнитных полей, приводящих в движение каретку вдоль трассы для запуска самолета. EMALS состоит из четырех основных элементов: линейный индукционный двигатель состоит из ряда статорных катушек, выполняющих ту же функцию, что и круговые статорные катушки в обычном индукционном двигателе. При подаче питания двигатель ускоряет каретку вдоль трассы. В любой момент времени под напряжением находится только секция катушек, окружающая каретку, что минимизирует реактивные потери. 91-метровый (300 футов) LIM EMALS может ускорять самолет до… Каждый ротор обеспечивает до… (примерно эквивалентно одному галлону бензина) и может быть перезаряжен в течение 45 секунд после запуска, что быстрее, чем у паровых катапульт.

Подсистема "Перевод мощности"

Во время запуска подсистема преобразования мощности высвобождает накопленную энергию из дисковых генераторов с помощью циклоконвертера. 9–10 июня 2010 года: Успешный запуск Grumman C-2 Greyhound. 18 декабря 2010 года: Успешный запуск Boeing F/A-18E Super Hornet. 27 сентября 2011 года: Успешный запуск Northrop Grumman E-2D Advanced Hawkeye. 18 ноября 2011 года: Успешный запуск Lockheed Martin F-35 Lightning II. Фаза 2 ACT началась 25 июня 2013 года и завершилась 6 апреля 2014 года после еще 310 запусков (включая запуски Boeing EA-18G Growler и McDonnell Douglas F/A-18C Hornet, а также повторный раунд испытаний с типами самолетов, ранее запущенных в ходе Фазы 1). В ходе Фазы 2 были смоделированы различные бортовые ситуации, включая запуски со смещенной центральной линии и имитацию запланированных неисправностей системы, чтобы продемонстрировать способность самолетов достигать расчетной скорости и подтвердить надежность, критичную для запуска. Июнь 2014 года: ВМС завершили прототипные испытания EMALS, выполнив 450 запусков пилотируемых самолетов, включающих все типы самолетов с фиксированным крылом, состоящих на вооружении ВМС США, на совместной базе МакГвайр-Дикс-Лейкхерст в рамках двух кампаний по тестированию совместимости самолетов (ACT). Май 2015 года: Проведены первые полноскоростные испытания на борту корабля.

Доставка и развертывание

28 июля 2017 года лейтенант-коммандер Джейми "Тренер" Строк из эскадрильи воздушных испытаний и оценки 23 (VX 23) осуществил первый запуск с помощью электромагнитной катапульты EMALS с авианосца USS Gerald R. Ford (CVN 78) на самолете F/A-18F Super Hornet. К апрелю 2021 года на борту USS Gerald R. Ford было выполнено 8000 циклов взлета и посадки с использованием EMALS и системы торможения AAG. ВМС США также сообщили, что подавляющее большинство этих циклов пришлось на предыдущие 18 месяцев, и что 351 пилот завершил обучение работе с EMALS/AAG.

Преимущества

По сравнению с паровыми катапультами, EMALS имеет меньший вес, занимает меньше места, требует меньшего обслуживания и численности персонала, теоретически может быть надежнее, быстрее перезаряжается и потребляет меньше энергии. Паровые катапульты, использующие около 300 тонн пара на каждый запуск, обладают сложными механическими, пневматическими и гидравлическими подсистемами. В отличие от паровых катапульт, EMALS обеспечивает более точный контроль параметров запуска, что позволяет использовать его для запуска различных типов воздушных судов – от тяжелых истребителей до легких беспилотных летательных аппаратов. Критика президента Трампа нашла отражение в крайне критическом отчете Пентагона за 2018 год, в котором было подчеркнуто, что надежность EMALS далека от идеала, а средняя частота критических отказов в девять раз превышает допустимые нормы ВМС.

Соединенные Штаты

Военно-морской флот США был первым, кто начал использовать General Atomic EMALS. Он установлен на авианосцах класса "Gerald R. Ford" (в эксплуатации).

Франция

Французский флот активно планирует создание будущего авианосца и нового флагманского корабля. Во Франции он известен как Porte avions de nouvelle génération (авианосец нового поколения) или под акронимом PANG. Корабль будет оснащен ядерной энергетической установкой и системой электромагнитных катапульт EMALS. Начало строительства PANG ожидается примерно в 2025 году, а ввод в эксплуатацию – в 2038 году, когда планируется вывод из состава флота французского авианосца "Шарль де Голль".

Индия

Индийский флот проявил заинтересованность в установке системы EMALS на планируемый авианосец CATOBAR INS Vishal. Правительство Индии выразило заинтересованность в локализации производства электромагнитной катапультной системы запуска самолетов при содействии компании General Atomics.

Великобритания

Компания Converteam UK работала над электромагнитной катапультной системой (EMCAT). В августе 2009 года усилились предположения о том, что Великобритания может отказаться от самолетов STOVL F-35B в пользу модели CTOL F-35C, что потребовало бы строительства авианосцев для эксплуатации самолетов обычного взлета и посадки с использованием разработанных в Великобритании непаровых электромагнитных катапульт EMCAT. В октябре 2010 года правительство Великобритании объявило о покупке F-35C с использованием системы CATOBAR, выбор которой еще не был окончательно определен. В декабре 2011 года был подписан контракт с компанией General Atomics из Сан-Диего на разработку EMALS для авианосцев класса Queen Elizabeth. Однако в мае 2012 года правительство Великобритании отменило свое решение после того, как прогнозируемые затраты удвоились по сравнению с первоначальной оценкой, а сроки поставки были перенесены на 2023 год, отказавшись от опциона F-35C и вернувшись к первоначальному решению о закупке самолетов STOVL F-35B.

Прочие разработки

Китай разработал электромагнитную катапультную систему в 2000-х годах для авианосцев, но с иным техническим подходом. Китайцы выбрали систему передачи электроэнергии постоянного тока (DC) среднего напряжения, в отличие от системы катапульт переменного тока, разработанной в Соединенных Штатах.