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最强弹弓出世!

2015年6月的一天,在美国海军最新型的“福特”号核动力航母上,一辆粗糙的红色小车从甲板上高速冲出、又急急落水。

这一刻看似滑稽,却赢得了在场试验人员的欢呼,因为推动红色小车冲刺的,是世界上第一条实用化的舰载机电磁弹射系统,弹射试验取得了全满成功。为了这一刻,美国海军已探索了近30年,花费超过30亿美元。

航母舰载机进入喷气时代以后,英国海军中校柯林·米切尔发明的蒸汽弹射器便一统天下,成为大中型航母提高作战能力的最佳选择。但蒸汽弹射器也存在明显的不足,如蒸汽系统复杂、占用舰内空间和重量大、耗费人员多等等。而电器化的电磁弹射系统,不再使用蒸汽和锅炉,更加符合海军舰艇全电化发展的要求。

一套电磁弹射系统,主要由直线电机、弹射轨道、电力电子变换系统、储能装置及弹射控制系统组成。

电磁弹射系统的推力与磁悬浮列车一样,来自“直线电机”——它可以看成是将一台普通电机沿着半径的方向剖开并展平。相当于普通电机定子的称为弹射器初级、放置在弹射轨道之下,而相当于电机转子的称为次级,由它连接“往复车”加速飞机。

电磁弹射系统弹射飞机时,峰值功率超过100兆瓦,即超过70万马力,通过舰上的发电机直接供电是不现实的。解决的办法就是能将电能“零存整取”的储能装置。

目前技术上最可行的储能装置是飞轮储能系统。在能量蓄积过程中,舰上的电力系统将飞轮不断加速,使电能转化为飞轮的动能并蓄积起来;弹射飞机时,飞轮系统又作为发电机在2~3秒内输出所蓄积的巨量电能。

相对于蒸汽弹射器,电磁弹射系统可使能量利用效率提高约10倍,达到60%以上,也没有高温高压的汽缸、管路,系统的体积、重量可大幅度减小,维护工作量和操作人员减少30%,系统启动时间也从几小时缩减到只需15分钟。

电磁弹射系统的另一个重大优势是对弹射推力的精确控制。通过精确控制输入电压和频率,可以使得弹射飞机的推力精确而平稳。而蒸汽系统无法避免推力大小的波动,最大推力可能超出飞机起飞需求的两倍,对机体结构造成额外的伤害甚至破坏。

电磁弹射器代表了未来大中型航母发展的方向,但是“果子好吃树难栽”,电磁弹射器的研发绝非易事,从这一点说,越早下手,越早成功。


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