電磁カタパルト

電磁カタパルトは、米国のシステムにちなんでEMALS （「電磁航空機発射システム」）とも呼ばれる航空機発射システムの一種である。現在、米国と中国のみが開発に成功しており、ジェラルド・R・フォード級航空母艦と中国の航空母艦「福建」に搭載されている。このシステムは、従来の蒸気ピストンではなく、リニア誘導モーターを採用したカタパルトによって艦載機を発射する。

電磁カタパルトには、蒸気式カタパルトに比べていくつかの利点があります。航空機の加速率がより均一（かつ設定可能）であるため、機体にかかるストレスが大幅に軽減され、航空機の安全性と耐久性が向上し、メンテナンス費用が削減されます。また、電磁システムは重量が軽く、コストとメンテナンスの必要性も少なく、蒸気カタパルトよりも重い航空機と軽い航空機の両方を発射できます。また、飛行甲板下のスペースも少なく、動作に真水を必要としないため、エネルギーを大量に消費する淡水化の必要性も減ります。

歴史

1950年代に開発された蒸気カタパルトは、非常に信頼性が高いことが証明されている。4基の蒸気カタパルトを装備した空母は、99.5%の時間で少なくとも1基を稼働させることができた。^[1]しかし、これにはいくつかの欠点がある。海軍の技術者の一団は、「最大の欠点は、カタパルトがフィードバック制御なしで作動することである。フィードバックがないと、牽引力に大きな過渡現象が発生することが多く、機体に損傷を与えたり寿命を縮めたりする可能性がある」と書いている。^[2]蒸気システムは大規模で非効率的(4～6%)、^[3]かつ制御が難しい。これらの制御上の問題により、ニミッツ級航空母艦の蒸気動力カタパルトは大型航空機の発艦は可能だが、多くの無人航空機ほど軽量な航空機の発艦は不可能である。

ジェネラル・アトミックス・エレクトロマグネティック・システムズ（GA-EMS）は、アメリカ海軍向けに、電磁航空機発射システム（EMALS）と名付けられた、最初の運用可能な近代的な電磁カタパルト^[4]を開発した。このシステムは、USS ジェラルド・R・フォード航空母艦に搭載され、従来の蒸気カタパルトに代わった。この革新により、蒸気を生成して貯蔵するという従来の要件がなくなり、甲板下のかなりのスペースが解放された。EMALSにより、ジェラルド・R・フォードはニミッツ級よりも1日あたり25％多くの航空機発射を達成でき、必要な乗組員は25％少なくて済む。^[5] EMALSは、交流（AC）を使用して磁場を発生させ、航空機を発射するために台車を軌道に沿って推進するリニア誘導モーター（ LIM）を使用する。 ^[6]^[7] EMALSに多少似たシステムであるウェスティングハウスのエレクトロパルトは、1946年に開発されたが、配備されなかった。^[8]

中国は2000年代に航空母艦用の電磁カタパルトシステムを開発したが、技術的アプローチは異なっていた。中国は米国が開発した交流カタパルトシステムの代わりに中電圧直流（DC）電力伝送システムを採用した^{[9] 。}^[6]^[10]

開発中のシステム

地上移動装置の概念は民間での使用を目的としており、離着陸時に着陸装置全体が滑走路上に残る電磁航空機発射システムのアイデアをさらに一歩進めたものである。^[11]

中国

中国海軍の尹卓少将は、中国の次期空母にも電磁航空機発射システムが搭載される予定であると述べた。^[12] 2012年にはメディアによって複数の試作機が目撃されており、中国海軍の研究施設では電磁発射が可能な航空機の試験が行われている。^[13]

2017年7月の報道によると、003型航空母艦の建造は蒸気カタパルトか電磁カタパルトのどちらかを選択するために再スケジュールされており、最新の競争結果では003型航空母艦では電磁発射装置が使用されることが示されている。^[14]^[15]

中国軍のトップは、航空母艦の電磁発射システムに画期的な進歩があったと主張しており、002型に続いて中国が建造する3隻目の航空母艦にこのシステムを採用する予定である。発射システムは、発電機とコンデンサーを介して化石燃料で稼働する。^[16]^[17]^[18] 003型空母の設計は、馬衛明少将が主導している。

中国の電磁カタパルトは、同国の3番目の航空母艦である航空母艦「福建」に搭載されている。^[19]^[20]

ロシア

ロシアの統一造船会社（USC）は、航空母艦をベースにした戦闘機用の新しい発射システムを開発していると、USCのアレクセイ・ラフマノフ社長が2018年7月4日にTASSに語った^。[21]

アメリカ合衆国

ジェネラル・アトミックス社の EMALSはジェラルド・R・フォード級航空母艦用に設計され、搭載された。 ^[22]ニミッツ級航空母艦にこれを後付けする提案は却下された。ジョン・シャンクは「ニミッツ級が直面している最大の問題は、限られた発電能力と、アップグレードによる船体重量の増加、そして船体の安定性を維持するために必要な重心マージンの減少である」と述べた。^[23]

インド

2013年、インド海軍は、より大型の航空機や無人戦闘航空機の発進を可能にする電磁カタパルトを空母に装備しようとしていたと報じられた。^{[24]当初、}INSヴィシャール向けに外国企業から輸入する予定だったが、2024年時点での報告によると、民間企業の支援を受けてバーラト・エレクトロニクスが独自に開発しているという。このシステムのコンセプトは、インド海軍の高官や国防大臣に実証されている。海軍は、開発を開始するために、地上設置型の実物大模型の建造許可を得る予定である。^[25]

2024年8月のメディア報道によると、研究開発施設（エンジニア）は、 16〜18メートルの短いスパンで最大400kgのペイロードを打ち上げることができる縮小版のプロトタイプを開発した。さらなる開発と将来の航空母艦での使用に向けたスケールアップのために、現在業界パートナーを探している。このシステムは最大40トンのプラットフォームを扱うことができる。電磁カタパルト用に開発された2つの重要な技術は、電磁カタパルトの電力要件を制御し、正確で信頼性の高い打ち上げを保証するパルスパワーと、航空機の打ち上げに必要な電磁力を生成するリニア電動機である。^[26]^[27]^[28]^[29]