電磁彈射

電磁彈射

電磁彈射就是採用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動,其實就是電磁炮的一種形式。過去常採用的彈射有機械彈射,如彈簧、皮筋等。能量彈射如:子彈(利用火藥瞬間爆發能量)、磁懸浮列車等。電磁彈射器相比蒸汽彈射器區別在於不需要蒸汽來驅動活塞而是用電來驅動。

基本信息

研究現狀

美國海軍新型“福特”級核動力航母(CVN-78)結構圖美國海軍新型“福特”級核動力航母(CVN-78)結構圖

彈射的要領在射擊武器中是指被發射的物體不啟用自身的動力裝置而靠發射器賦予的起動力而實施起飛的一種發射方式。彈射是發射技術的一種特例,具體特點有:
(1)彈射的對象與發射相比一般都是大載荷物體。作為電磁炮的電磁發射器中發射的彈丸一般都是幾克到幾百克,最大也不過上千克;而彈射器的彈射對象則是小到幾千克的航空模型大到幾十噸的戰機。
(2)彈射器的速度與發射器相比不是很高。一般情況下,發射器的彈丸可以達到每秒幾千米到幾十千米,理論上可以達到上百千米;而彈射器則不要求很高的速度,每秒幾十米到幾百米就可以滿足要求。
(3)彈射器的發射頻率遠低於發射器。在電磁發射器中,防空電磁炮要求每分鐘發射500發,反導電磁炮要求每秒發射60發;而電磁彈射器則可以幾分鐘,甚至於幾十分鐘做一次彈射。
(4)從結構上說,電磁炮的發射體一般都在發射管內部,而電磁彈射器在載荷由於相對較大,一般都是“騎”在驅動器之上的。
由此可見,電磁彈射的主要套用範圍是大載荷的短程加速,在軍事上比較典型的是航空母艦上的艦載飛機起飛彈射。電磁發射技術在全世界範圍內都處於實驗研究階段,電磁彈射雖起步稍晚,但由於其潛在的套用前景,該項技術的研究還是備受重視,1988年美國海軍與卡曼航空航天公司曾計畫聯合研製航母艦載電磁彈射器模型,指標是在3s的加速時間內,把重達36T的全載F-14戰機加速到150節。據估計,這種電磁彈射器的重量只有現役的蒸汽彈射器的十分之一,而且省去許多管道,這對於艦船的安全運行和減重提速都具有重要意義。英國國防部正著手準備一個開發與試驗計畫,研究在未來兩艘航母上加裝一種新型電磁彈射系統的可能性。與此同時,其他國家也對電磁彈射技術產生了濃厚的興趣。
2013年當地時間10月11日,全球第一艘裝備電磁彈射器的美軍福特號航母下水。

主要特點

電磁彈射不是用磁鐵異性相斥那樣把飛機真的彈射出去,而是用直線電動機把飛機加速,達到起飛速度後釋放釋放。直線電動機是交流電動機的一個很特別的特例,把定子一線鋪開,轉子不再轉動,而是沿著定子隨電磁場的遞進移動而拉動。

電磁彈射的難點在於超級電容。電磁彈射需要的超大電流也不能靠發電機現發,而是需要用超級電容儲存電能,然後放電。隨著電動汽車的發展,超級電容有了長足的進步。

電磁彈射的另一個好處是可以和滑躍起飛相結合。電磁彈射的直線電動機的定子可以沿彎曲的滑躍甲板布置,這是蒸汽彈射所不可能做到的。在電磁彈射故障或者還沒有成熟到可以可靠套用的時候,也可以用滑躍甲板減載應急。在緊急防空截擊的時候,也可以純用滑躍甲板起飛,不受充電時間的限制。防空起飛本來也不需要滿載,輕載還可以增加機動性。

套用領域

電磁彈射技術適宜於短行程發射大載荷,在軍事、民用和工業領域具有廣泛套用前景。美國海軍用電磁彈射器代替蒸汽彈射器,節約能源。

中國發展

首艘裝備電磁彈射器的航母首艘裝備電磁彈射器的航母
中國已完成電磁彈射技術的系統研究和相關試驗,這種技術是世界上最先進的,只是由於某些原因,這種技術未運用在遼寧艦上。中國新一代航母的起降技術當然會運用這一先進科技。

“中國正在準備來一個海上大躍進”,“俄羅斯之聲”評論說,“據估計,中國航母力量建設速度非常快。中國在第一階段打算到2015年建造兩艘常規動力航母,而到2020年將建核動力航母。大約再過10年中國將能在太平洋與美國的海軍實力相當。這將意味著,俄羅斯將在太平洋退居後面,而主要玩家是美國和中國。”

2017年2月,中國第二艘國產航母將採用常規蒸汽彈射的起飛方式,不會採用電磁彈射。

使用途徑

用電磁彈射器代替蒸汽彈射器,節約能源。

國際評價

與蒸汽彈射器相比電磁彈射器的優點主要是體積減小了很多,操縱人數也要少百分之三十左右,而且電磁彈射器的彈射力度可控可以彈射無人機,缺點是耗電,但對於全電力推動的航母和核動力航母來說不是太大的問題

還有蒸汽彈射器的構造複雜,電磁彈射器相對簡單。

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