跳蚤节肢弹性蛋白对航母弹射器设计的启发

摘 要 跳蚤作为自然界的“跳高冠军”，其惊人的弹跳能力来自于体内一种特殊的蛋白质——节肢弹性蛋白，利用此种蛋白质合成的超弹性材料在工业和生物医学上的应用前景非常广阔。本文通过在现有航母弹射器简化模型上加入反映节肢弹性蛋白特性的弹性元件，探索仿生航母弹射器的设计。首先在原弹射器上加入仿生弹性元件，构成含有仿生弹性元件的推力模型，然后参照跳蚤节肢弹性蛋白的储能能力来研究推力模型的功率和能量利用率，最后与原有弹射器参数作对比分析。

关键词 节肢弹性蛋白；航母；弹射器；仿生设计

中图分类号V44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）95-0091-02

1 引言

跳蚤可以说是整个自然界的“跳高”冠军，它跳的高度大概是自身长度的20倍，如果人类能像跳蚤一样跳跃，我们将能跳到100层的高楼上。此前，科学家就已经发现使跳蚤拥用这种超人跳跃能力是因为其身上的节肢弹性蛋白，这种蛋白具有在受压后快速恢复的能力，并有超强的持久性。目前科学家已通过生物基因技术成功合成仿节肢弹性蛋白材料，其回弹效率可达98%，这在生物医学及工业应用上前景广阔。

航母弹射器是航空母舰上推动舰载机增大起飞速度、缩短滑跑距离的装置。现阶段技术成熟，运用广泛的是蒸汽弹射器，利用高压蒸汽能量转化为动能进行弹射。蒸汽弹射器安全性能较高，但结构复杂、能量利用率仅10%左右。电磁弹射是目前正在研制的新型弹射器，相对来说装备简单、能量利用率60%左右，但“瞬间能量”问题一直是阻碍“电磁弹射”方案的关键。

未来航母弹射器的发展可以进行多技术结合。具有超强弹性的仿生材料可以应用于弹射器的设计和优化中去，以降低弹射器的功率技术要求，提高能量利用率。

2 含有仿生弹性元件的推力模型

4 结论

含有仿生弹性元件的航母弹射器较原航母弹射器在能量利用率上有一定提高，并且在一定程度上降低了弹射器的功率技术要求，若与现阶段正在研制的电磁弹射器相结合，可以在一定程度上缓解瞬间能量的问题。此项研究还处在理论设计阶段，需要进一步的仿真计算和实验验证。另外，节肢弹性蛋白目前已成功进行人工合成，如何将弹性蛋白转化成满足弹射器设计需要的工业产品还有待生物学家进一步的研究。

参考文献

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