Operacija „Epic Fury“ otvorila je pitanje koje se u mirnodopskim raspravama o američkoj mornarici lako gubilo iza tonaže, broja aviona i milijardi uloženih u nove brodove. Tehnološki najnapredniji nosač aviona nije automatski i najpouzdaniji kada mora danima da radi u visokom borbenom tempu, daleko od brodogradilišta i protiv države koliko-toliko sposobne da uzvrati.
Američka mornarica je početkom ovog veka pronašla način da jednu od najstarijih i najgrubljih tehnologija nosača aviona zameni mnogo elegantnijim rešenjem. Umesto pare visokog pritiska, avion je ubrzavalo precizno kontrolisano elektromagnetno polje. Novi sistem trebalo je da poveća broj poletanja, produži vek aviona, smanji održavanje i pripremi palubu za veliki broj bespilotnih letelica koje tek dolaze.
Dve decenije kasnije, odluka Bele kuće da obustavi dalje širenje te tehnologije poklopila se sa sasvim drugačijom slikom u Šangaju. Tehnologija koju su Amerikanci prvi pretvorili u operativni sistem sada se na kineskim brodovima širi sa jednog tipa platforme na drugi. Razlika između dva programa ne krije se u osnovnom principu rada katapulta, već duboko ispod palube, u načinu na koji brod proizvodi, skladišti i predaje ogromnu količinu električne energije u nekoliko sekundi.
Odgovor na pitanje kako je do toga došlo počinje na nosaču aviona Džerald R. Ford.
EMALS je na papiru rešavao gotovo svaki problem parnog katapulta
Elektromagnetni sistem za lansiranje aviona EMALS razvila je kompanija General Atomics kao jednu od najvažnijih tehnologija nove klase američkih supernosača Džerald R. Ford. Parni katapult decenijama je radio jednostavan, brutalan i veoma zahtevan posao. Para pod visokim pritiskom pokreće klip koji preko šatla na palubi vuče avion i za nekoliko sekundi ga ubrzava do brzine potrebne za poletanje.
EMALS isti posao obavlja linearnim indukcionim motorom.
Prednost elektromagnetnog sistema nalazi se u veoma preciznom određivanju sile tokom čitavog ubrzavanja aviona. Umesto početnog udara pare, potisak može postepeno da raste i da se prilagođava konkretnoj masi letelice. Kontrola impulsa sa izuzetno visokom preciznošću omogućava da isti katapult lansira veoma različite platforme, od teškog palubnog lovca do mnogo lakše bespilotne letelice.
Takav profil ubrzanja smanjuje mehanička opterećenja prednjeg stajnog trapa i strukture letelice. Kod avion koji tokom životnog veka izvode hiljade katapultiranja i sletanja na nosač, manje udarno opterećenje može značajno da utiče na zamor konstrukcije. Poseban značaj trebalo je da dobije sa širenjem bespilotne palubne avijacije. Lakše bespilotne platforme mnogo teže podnose sile koje proizvodi parni katapult projektovan prvenstveno za velike avione.
Američki konstruktori obećavali su i veću brzinu rada. U normalnom režimu planirana je stopa do približno 160 poletanja dnevno, što je oko četvrtinu više od mogućnosti sistema prethodne generacije. Problem američke mornarice nije bio u tome da EMALS nije mogao da lansira avion. Problem je bio koliko dugo može to da radi bez kvara.
Zahtev je bio 4.100 lansiranja između kvarova, stvarnost nekoliko stotina
Kod nosača aviona pouzdanost katapulta meri se srednjim brojem operativnih ciklusa između kritičnih kvarova. Projektna specifikacija američkog sistema tražila je približno 4.100 lansiranja između takvih događaja. Tokom stvarnih pomorskih raspoređivanja Džeralda R. Forda ostvarivane vrednosti kretale su se približno između 240 i 400 lansiranja.
Takva razlika između projektovanog i postignutog rezultata dobija potpuno drugačiji značaj u intenzivnom ratu. Nosač može da ima izuzetno savremene radare, nekoliko hiljada članova posade i desetine borbenih aviona, ali njegov glavni udarni potencijal zavisi od sposobnosti da te avione neprekidno podiže sa palube.
Katapult koji otkaže u trenutku intenzivnog ciklusa poletanja ne zaustavlja samo jedan avion. Menja se raspored čitavog vazdušnog krila, kasne udarne grupe, avioni za zaštitu broda ostaju na palubi, a deo letelica koje se vraćaju sa zadataka mora da se uklopi u novi ciklus operacija. Takav problem postaje još ozbiljniji kada kvar nije moguće izolovati na jednu lansirnu stazu.
Najveća slabost Forda nalazi se u zajedničkoj električnoj arhitekturi
Četiri katapulta na nosaču Džerald R. Ford oslanjaju se na zajedničku infrastrukturu za distribuciju i upravljanje energijom. EMALS ne zahteva ogromnu snagu tokom čitavog rada. Energija se prikuplja između lansiranja, skladišti, a zatim u veoma kratkom periodu predaje linearnom motoru.
Američko rešenje koristi generatore sa zamajcima. Velike rotirajuće mase čuvaju mehaničku energiju koja se tokom lansiranja pretvara u električnu i veoma brzo šalje katapultu. Sistem je sposoban da proizvede ogroman impuls, ali je njegova arhitektura komplikovana i međusobno snažno povezana.
Operativno iskustvo pokazalo je da ozbiljan kvar u elektronici napajanja ili kratki spoj na jednom delu sistema može da zahteva gašenje šire električne infrastrukture. U najnepovoljnijem slučaju problem jednog katapulta može da blokira sve četiri lansirne staze.
Parni sistem ima mnogo fizički nezavisniju arhitekturu. Kvar ventila, cilindra ili pripadajuće instalacije na jednoj stazi ne mora da zaustavi ostale katapulte. Na ratnom brodu sposobnost da se oštećenje izoluje često je jednako važna kao maksimalna snaga neoštećenog sistema.
Visoka tehnologija donela je i problem popravke na moru
Parni katapult je težak, masivan i mehanički grub, ali američka mornarica sa njim ima višedecenijsko iskustvo. Veliki broj kvarova može da se otkloni tokom plovidbe zamenom ventila, zaptivača i drugih mehaničkih komponenti.
EMALS zahteva drugačiju vrstu održavanja. Linearni potisnici, energetski moduli, složena elektronika, sistemi za skladištenje energije i softver ne mogu uvek da se popravljaju alatima i rezervnim delovima kojima raspolaže brodska radionica.
Ozbiljnije intervencije traže veoma čiste uslove, specijalizovanu dijagnostičku opremu i prisustvo civilnih inženjera proizvođača. Veći kvar zbog toga može da pretvori tehnički problem na jednoj komponenti u razlog za povratak broda u bazu.
Takva zavisnost nije bila presudna tokom probnih plovidbi i ograničenih raspoređivanja, ali dobija sasvim drugo značenje kada supernosač mora dugo da ostane na borbenom zadatku. Operacija „Epic Fury“ pokazala je koliko se tradicionalni američki model pomorskog ratovanja komplikuje kada protivnik uspe da primora mornaricu na dugotrajne operacije i neprekidno trošenje resursa.
Povratak pari nije jednostavna zamena jednog katapulta drugim
Trampova odluka o povratku proverenim parnim katapultima klase C-13-2 trebalo bi da ukloni deo problema sa pouzdanošću, ali istovremeno otvara ozbiljan konstrukcioni problem na budućim brodovima klase Ford.
CVN-81 Doris Miler već se gradi prema arhitekturi nosača projektovanog za elektromagnetne katapulte. Klasa Ford zamišljena je kao nosač sa izrazito elektrifikovanim sistemima, zbog čega u njegovom trupu ne postoji infrastruktura potrebna parnom katapultu.
Sa druge strane, nosači klase Nimic imaju velike cevovode visokog pritiska koji prenose paru od reaktorskog postrojenja do letne palube. Na Fordu takvi vodovi nisu predviđeni. Naknadna ugradnja sada zahteva otvaranje pristupnih prostora kroz već projektovane ili u slučaju onih trenutno u izgranji, delimično izgrađene delove broda.
Izolovani cevovodi morali bi da prolaze kroz unutrašnje prostorije, odeljke za opremu i vodonepropusne pregrade. Svaki novi prolaz kroz strukturu broda mora ponovo da ispuni zahteve za zaštitu od požara, eksplozije, poplave i borbenih oštećenja. Kod supernosača dugog više od 300 metara takva promena zahvata mnogo više od same letne palube koju vidimo spolja.
Parni cilindri menjaju i raspored mase čitavog broda
Katapult na paru zahteva velike cilindre, klipove, cevovode, rezervoare za kondenzat i prateću opremu čija se masa meri stotinama tona. Dodavanje takvog sistema na brod koji nije projektovan da ga nosi menja raspored mase unutar trupa.
Posebno je važan uticaj na centar gravitacije i metacentričnu visinu, ključne parametre stabilnosti broda. Nosač aviona već ima velike mase postavljene visoko iznad vodene linije. Letna paluba, avioni, ostrvo, radari, gorivo i deo naoružanja čine raspodelu težine veoma osetljivom na krupne naknadne izmene.
Dodatni sistemi mogu zahtevati ugradnju balasta u donje delove trupa kako bi se obnovile projektovane karakteristike stabilnosti. Stotine tona dodatnog balasta povećavaju deplasman i gaz, a deo raspoložive nosivosti više ne može biti iskorišćen za gorivo, municiju, opremu ili buduće modernizacije.
Preprojektovanje već započetog supernosača može da pomeri rok njegovog završetka i poveća cenu koja se meri u milijardama dolara. Vašington se tako suočava sa neobičnim problemom: sistem koji je uveden da bi smanjio složenost budućih operacija sada može da zahteva veoma složenu i skupu rekonstrukciju brodova koji još nisu završeni.
Kineski inženjeri promenili su deo sistema koji se ne vidi sa palube
Videvši prednosti američke inovacije, Kina se odmah opredelila elektromagnetni katapult, ali nije prekopirala američku energetsku arhitekturu. Program je razvijan pod snažnim uticajem rada akademika Ma Vejminga, jednog od vodećih kineskih stručnjaka za brodske električne sisteme.
Američki koncept koristi integrisanu distribuciju naizmenične struje. Naglo oslobađanje velike količine energije za katapult predstavlja veoma zahtevno opterećenje za takvu mrežu. Kineski konstruktori od početka su se oslonili na integrisanu distribuciju jednosmerne struje, IFEP DC.
Prednost takve arhitekture nalazi se u lakšoj električnoj izolaciji velikih potrošača. Katapultno kolo može da bude odvojeno od glavne mreže broda tako da nagli impuls pri lansiranju znatno manje utiče na ostale sisteme.
Kvar na jednom delu mreže takođe se lakše ograničava bez potrebe za gašenjem šireg sistema. Kineska razlika nije u tome što elektromagneti rade prema nekom drugom fizičkom principu. Razlika je u infrastrukturi koja im predaje energiju.
Umesto zamajaca, Kina izabrala superkondenzatore
Druga ključna promena odnosi se na skladištenje energije potrebne za lansiranje.
Američki EMALS koristi elektromehaničke generatore sa zamajcima. Kineski sistem oslanja se na uređaje u čvrstom stanju sa superkondenzatorima velike snage. Superkondenzatori nisu namenjeni dugotrajnom skladištenju velikih količina energije kao klasične baterije. Njihova prednost je sposobnost veoma brzog punjenja i još bržeg pražnjenja.
Tokom perioda između dva lansiranja brodski generatori mogu postepeno da pune katapultni energetski blok. Kada avion bude spreman, akumulirana energija oslobađa se gotovo trenutno i šalje linearnom motoru. Takva arhitektura ne zahteva velike rotirajuće sklopove sa pokretnim delovima koji rade pri visokim brzinama.
Manji broj mehaničkih elemenata smanjuje habanje i pojednostavljuje održavanje na moru. Modularni energetski blokovi istovremeno mogu lakše da se izoluju u slučaju problema. Prednosti tog rešenja više nisu ograničene na kopnene poligone.
Fuđijan već lansira J-15B, J-35 i KJ-600
Nosač aviona Fuđijan ima tri elektromagnetne katapultne staze. Do septembra 2026. završio je seriju dubokomorskih ispitivanja tokom kojih su katapulti redovno korišćeni za tri veoma različite vrste aviona.
J-15B je veliki palubni borbeni avion izveden iz porodice teških lovaca. J-35 predstavlja novi kineski stelt lovac pete generacije razvijen za nosače aviona. KJ-600 je veliki avion za rano upozoravanje i kontrolu, čije dimenzije, masa i aerodinamička konfiguracija predstavljaju potpuno drugačiji zahtev za katapult od lovca.
Sposobnost jednog sistema da precizno prilagođava ubrzanje svim tim platformama bila je jedna od osnovnih ideja elektromagnetnog koncepta još kada su ga Amerikanci razvijali. Kina je sa Fuđijana izvela i prvo katapultiranje lovca pete generacije pomoću elektromagnetnog sistema.
Američki F-35C, uprkos tome što je ranije uveden u operativnu upotrebu, uglavnom poleće sa nosača klase Nimic pomoću parnih katapulta.
Najveće iznenađenje Fuđijana krije se u njegovom pogonu
Fuđijan nije nuklearni nosač aviona. Brod koristi konvencionalni pogon, što elektromagnetne katapulte čini još zanimljivijim sa inženjerske strane.
Katapult ne dobija svu potrebnu energiju direktno iz brodskih generatora u trenutku lansiranja. Energija se prikuplja tokom vremena i skladišti u sistemima predviđenim za veoma brzo pražnjenje.
Generatori tako mogu da rade u ujednačenom režimu, dok energetski modul preuzima vršno opterećenje koje traje samo nekoliko sekundi. Takvo rešenje omogućilo je Kini da praktičnu primenu elektromagnetnog katapulta ne vezuje za pojavu prvog domaćeg nuklearnog nosača.
Peking je dobio priliku da tehnologiju ispituje u realnim pomorskim uslovima jednu generaciju brodova ranije.
Sledeća kineska etapa približava se američkim supernosačima
Radovi na sledećim kineskim nosačima odvijaju se u brodogradilištima u Šangaju i Dalijanu. Novi brodovi trebalo bi da budu približno u klasi od 100.000 tona, čime ulaze u kategoriju američkih supernosača.
Za razliku od Fuđijana, planirani su sa nuklearnim pogonom. Četiri elektromagnetne katapultne staze trebalo bi da budu integrisane u brodski sistem od početka projektovanja, bez potrebe za kasnijim prilagođavanjem arhitekture.
Nuklearni pogon uklanja ograničenja proizvodnje energije koja još postoje na konvencionalnom nosaču i omogućava znatno veće rezerve električne snage.
Kineski konstruktori će pritom u nove brodove preneti sistem koji je prethodno prošao kopnena ispitivanja, zatim stvarna katapultiranja sa Fuđijana i višestruke cikluse rada na otvorenom moru. Takav razvojni put smanjuje rizik koji nastaje kada se veliki broj neproverenih tehnologija prvi put objedini na jednom potpuno novom brodu.
Tip 076 pokazuje da Peking elektromagnetni katapult više ne smatra ekskluzivnim sistemom supernosača
Kineska mornarica istu tehnologiju prenosi i na univerzalni desantni brod Tip 076. Brod nije klasičan nosač aviona, već veliki desantni nosač helikoptera i dronova sa skraćenom elektromagnetnom katapultnom stazom. Njena glavna namena nije lansiranje teških pilotiranih lovaca. Tip 076 projektovan je da podržava masovnu upotrebu velikih bespilotnih letelica koje zbog svoje mase i konfiguracije ne mogu jednostavno da polete sa kratke palube.
Među platformama koje odgovaraju toj ulozi nalazi se stelt bespilotna letelica GJ-21 (pomorska verzija drona GJ-11). Takvi dronovi mogu da prošire izviđačke i udarne sposobnosti desantne grupe daleko izvan dometa helikoptera koji tradicionalno operišu sa brodova ove klase.
Skraćeni EMALS omogućava da se sa relativno manjeg broda lansiraju teške bespilotne letelice sa većim količinama goriva i korisnog tereta nego pri samostalnom poletanju sa palube. Tip 076 time dobija deo sposobnosti lakog nosača aviona, dok istovremeno zadržava osnovnu desantnu funkciju.
Kina tako više ne razvija elektromagnetni katapult kao jednu prestižnu tehnologiju rezervisanu za Fuđijan. Sistem prelazi na brodove različite namene, dok se u Šangaju i Dalijanu pripremaju mnogo veće nuklearne platforme sa četiri katapultne staze.
