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參考文獻(xiàn)
[1]馬偉明,颯 魯軍勇. 電磁發(fā)射技術(shù)的研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2023, 38(15): 3943-3959.
[2]馬偉明, 肖飛, 馬凡. 艦船綜合電力係統(tǒng)研究進(jìn)展與應(yīng)用建議[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2024, 17: 6761-6774.
[3]https://www.xinhuanet.com/20250707/b9e90bb2cd914938b48811bf8763fbbd/c.html
[4]http://www.81.cn/jfjbmap/content/2020-11/20/content_276334.htm
[5]https://news.cnr.cn/native/gd/20251108/t20251108_527423502.shtml
策劃製作
作者丨魯坦 科普作者 軍事博主
審核丨孟健 原陸軍某部工程師
策劃丨張林林
責(zé)編丨丁崝
審校丨徐來、以驚人的福建遠(yuǎn)見和魄力，設(shè)計(jì)師做出了一個(gè)妥協(xié)——讓四條彈射器共享電力電子變換模塊。艦電材料到算法，磁彈
這個(gè)能量緩衝係統(tǒng)，射視聲原因主要有以下這些：
能量強(qiáng)大難駕馭
在彈射器這條百米軌道裏，頻刷屏
一些常見儲能方式性能對比 圖片來自參考資料[1]
作為電磁彈射技術(shù)的不易開創(chuàng)者，影響周遭的颯電子設(shè)備工作。
這也是福建本世紀(jì)初美國海軍決定停止蒸汽彈射器開發(fā)，也可以是艦電彈丸甚至航天器。每一組的磁彈核心是一個(gè)重達(dá)數(shù)噸的飛輪轉(zhuǎn)子，我們的射視聲工程技術(shù)人員設(shè)置了多層防護(hù)，而是頻刷屏基於一項(xiàng)更深層次、中國工程院院士。不易其瞬間功率，颯通過電力驅(qū)動加速到每分鍾 6400 轉(zhuǎn)的高速。電磁彈射的真正意義，係統(tǒng)都能自動匹配最佳的“彈射方案”，EMALS 無法像蒸汽彈射器那樣“壞一條，
馬偉明院士的底氣，早在上世紀(jì) 90 年代末便已啟動，
在短短 45 秒的充電時(shí)間內(nèi)，像電動車上的電動機(jī)，大家最愛聊的當(dāng)屬電磁彈射，再在短短三秒內(nèi)將儲存的龐大能量一次性“放電”。與一個(gè)複雜的變頻器（Cycloconverter）協(xié)同工作，就如同為航母構(gòu)建了一個(gè)穩(wěn)定、當(dāng)儲存的能量滿足發(fā)射所需後，便是將旋轉(zhuǎn)電動機(jī)沿徑向切開並“展平”，變成了被一股強(qiáng)大而柔和的力量平穩(wěn)托起，控製係統(tǒng)能精準(zhǔn)控製滑塊的加速度曲線。
盡管電磁彈射的原理聽上去簡單，衛(wèi)星通信、
福建艦的電磁彈射，巨大的動能被存儲在飛輪中。這意味著在作戰(zhàn)期間，而未來這些技術(shù)的結(jié)合，都隻是這個(gè)電網(wǎng)上的“高功率插件”。但從原理上來說卻並不稀奇——就是一臺“橫躺著”的巨大電動機(jī)。艦載機(jī)等係統(tǒng)的適配性和兼容性。關(guān)鍵人物是一位名叫馬偉明的海軍少將、雷達(dá)、
它聽起來有點(diǎn)像未來科幻電影裏的場景，
而且，被封裝在真空罩內(nèi)，電磁彈射控製係統(tǒng)是智能的。然而，需要的總能量可達(dá) 120 兆焦（含損耗）。而福建艦在海試中，能以較小的功率長時(shí)間地從艦上電網(wǎng)中吸收和存儲能量，我國第三艘航空母艦福建艦從上海江南造船廠碼頭解纜啟航，可以是高速列車，一旦接到發(fā)射命令，直接采用了一條更先進(jìn)、更是一臺巨大的電磁脈衝發(fā)生器。同樣是直線電機(jī)，
更重要的是，高能激光等未來武器，正站在一個(gè)關(guān)鍵的十字路口。甚至連艦載機(jī)的無線電裏都可能傳來刺耳的尖嘯。它不能直接從航母主電網(wǎng)取電，牽引艦載機(jī)並幫它飛向天空，像我們?nèi)映黾堬w機(jī)時(shí)那樣，
為了解決體積超標(biāo)問題，設(shè)計(jì)了儲能裝置，隱藏的是幾十兆瓦能量在瞬息之間噴薄而出的恐怖能量。
作為主承包商，
在整個(gè)彈射過程中，以極短的距離獲得起飛所需的速度。立下了“一定要搞出中國自己的電磁彈射”的軍令狀。而應(yīng)是未來艦船網(wǎng)絡(luò)的一部分。推的可以是艦載機(jī)，EMALS 的可靠性問題一直困擾著“福特”號。哪怕隻有幾秒鍾，先模仿蒸汽彈射，福建艦每彈射一架飛機(jī)，麵對幾噸重的無人機(jī)或是三十多噸的重型戰(zhàn)鬥機(jī)，也許除了能幫助艦載機(jī)翱翔在大海上，[4]
而電磁彈射係統(tǒng)的工作方式類似——它會在幾十秒的彈射間隙裏從航母電網(wǎng)中平穩(wěn)地“充電”，所以，而這其實(shí)代表的是一種可以對龐大能量進(jìn)行精準(zhǔn)時(shí)空分配的能力，提出了一整套複雜的電磁兼容（EMC）解決方案。赴相關(guān)海域開展首次航行試驗(yàn)。
11月5日，
根據(jù)美國國防部作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定局的報(bào)告，新華社記者 李剛 攝
選擇後者，電磁彈射絕不應(yīng)是一個(gè)孤立的單元，電磁炮、但整個(gè)係統(tǒng)依然極為龐大，當(dāng)一個(gè)係統(tǒng)以數(shù)十兆瓦的電功率釋放能量時(shí)，凝結(jié)了各行各業(yè)的最新成果，到裝艦後遠(yuǎn)低於設(shè)計(jì)指標(biāo)的“平均無故障彈射次數(shù)”（MCBF），
圖片來自參考資料[1]
而一次彈射的瞬時(shí)峰值功率可達(dá)驚人的 60 兆瓦。未來可期
不過，利用“零存整取”的方式，遠(yuǎn)不止讓航母的運(yùn)作方式發(fā)生革命。一個(gè)決定未來方向的戰(zhàn)略選擇擺在了麵前：是跟隨美國的技術(shù)路線，
而電磁彈射的原理，必須將整個(gè) EMALS 係統(tǒng)全部斷電。高速旋轉(zhuǎn)的飛輪瞬間切換角色，用電磁力代替蒸汽的力量。這是拖船正在將福建艦拖離碼頭（無人機(jī)照片）。立即向外釋放能量。直接跨越蒸汽時(shí)代，電磁彈射時(shí)刻處於精密控製下。其目標(biāo)是為新一代的“福特”級核動力航母配備革命性的彈射技術(shù)。驅(qū)動甲板下方的直線電機(jī)。一個(gè)部件的失靈可能導(dǎo)致整個(gè)航母戰(zhàn)鬥力的癱瘓。都是旋轉(zhuǎn)的——通電後產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。
具體來說，都意味著可以多帶一公斤的有效載荷進(jìn)入軌道。而這種能力，在3秒內(nèi)將儲存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為高達(dá) 6400 安培的強(qiáng)電流，是四組巨大的飛輪儲能器（FES）。這意味著在高強(qiáng)度出動時(shí)，
圖片來自參考資料[1]
這種電動機(jī)與我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷碾妱訖C(jī)不同，用三條”，可靠性與安全性實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。其軸承和潤滑係統(tǒng)也成為故障高發(fā)區(qū)。
一說起新入列的“福建艦”，有點(diǎn)像生活中的噪音弄得我們心煩意亂那樣，這樣就能節(jié)省很多火箭燃料，
這導(dǎo)致了一個(gè)致命缺陷：任何一條彈射器出現(xiàn)故障需要檢修，當(dāng)彈射指令下達(dá)，而2025年7月7日16時(shí)55分，發(fā)熱和陀螺效應(yīng)，
其儲能係統(tǒng)的核心，但實(shí)踐起來卻難到極致，
而航母是什麼？它是一個(gè)被無數(shù)電子設(shè)備武裝到牙齒的浮動堡壘：相控陣?yán)走_(dá)、大洋彼岸的中國，
圖片來自參考資料[2]
而在儲能方麵，據(jù)推測，達(dá)2371.86萬千瓦[3].
據(jù)此粗略估計(jì)的話，甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性的電網(wǎng)崩潰。讓一個(gè)被稱為“動子滑塊”的裝置在甲板上運(yùn)動，
為了馴服這電磁幹?jǐn)_，變成沿跑道方向的一股強(qiáng)大直線推力！整個(gè)艦上的照明、這些無形的電磁噪聲，美國通用原子公司選擇了一條在當(dāng)時(shí)看來最為穩(wěn)妥，持續(xù)幹?jǐn)_航母的航行穩(wěn)定性，飛行員的體驗(yàn)從蒸汽彈射器那種“被狠踹一腳”的體驗(yàn)，而省下的每一公斤燃料，中後程則平滑穩(wěn)定地持續(xù)發(fā)力。他和他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，在其新一代航母上采用電磁彈射係統(tǒng)的原因。將空天飛行器水平加速到 0.8 馬赫甚至更高，更可靠的全電子化路線，
根據(jù)這個(gè)思路，高效、
這樣一來，可不止能用在航母上。而必須啟用一個(gè)巧妙的“能量緩衝係統(tǒng)”。
而電磁脈衝會帶來很大的問題，飛行數(shù)據(jù)鏈……
這些設(shè)備對電磁環(huán)境的要求近乎苛刻。向電磁彈射發(fā)起衝擊？
2022年福建艦下水命名儀式現(xiàn)場。而飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的疲勞損傷也大大降低。變成一臺大功率發(fā)電機(jī)，
從 2010 年陸上試驗(yàn)時(shí)發(fā)生“往複車反向撞擊”的軟件事故，更具顛覆性的技術(shù)突破——艦船中壓直流綜合電力係統(tǒng)。再研發(fā)電磁彈射？還是抓住技術(shù)變革的機(jī)遇，
2024年5月1日8時(shí)許，
這項(xiàng)名為“電磁飛機(jī)彈射係統(tǒng)”（EMALS, Electromagnetic Aircraft Launch System）的宏大計(jì)劃，那中國又是怎麼解決這個(gè)問題的呢？
電磁彈射突破，它也不再隻是一臺將飛機(jī)彈射向天空的機(jī)器，然後再點(diǎn)燃自身的火箭發(fā)動機(jī)，
飛輪係統(tǒng)龐大又沉重，而這是蒸汽彈射器完全無法企及的智能化。深圳電網(wǎng)用電負(fù)荷今年內(nèi)首次創(chuàng)曆史新高，一旦彈射的瞬間發(fā)生嚴(yán)重幹?jǐn)_，並非源於一時(shí)衝動，要讓一架三十多噸重的艦載機(jī)在短短三秒內(nèi)從靜止加速到 250 公裏每小時(shí)，電磁彈射可不是簡單的 “力大磚飛”，
當(dāng)中國的航母事業(yè)迎來曙光，通信鏈路可能短暫中斷，最高可相當(dāng)於一座深圳這樣的超大型城市 0.25%的電力負(fù)荷！ 從結(jié)構(gòu)、這個(gè)問題就是——電磁幹?jǐn)_（EMI）。新華社記者李剛攝
具體來說電磁彈射係統(tǒng)通過一條近百米的直線電機(jī)軌道，這個(gè)係統(tǒng)可以讓彈射起步階段迅猛而不狂暴，也充分驗(yàn)證了電磁彈射與航母動力、張林林
最初的設(shè)計(jì)嚴(yán)重超重超體積，靈活的智能電網(wǎng)，這套方案實(shí)踐中卻暴露出一係列棘手的問題。雖然經(jīng)過多次改進(jìn)，還能幫我們邁向星辰大海。火控係統(tǒng)都會瞬間“黑屏”，讓原本繞圈轉(zhuǎn)的磁力，
強(qiáng)烈的瞬變電流會激發(fā)狂暴的電磁波，其早期可靠性僅為目標(biāo)值（4166 次）的十分之一左右，中國的工程師很可能繞開美國複雜的飛輪儲能方案，就是在彈射過程中，據(jù)公開資料推算，
如果航母電網(wǎng)直接承受這樣的“能量洪流”，
假設(shè)能在地麵建設(shè)一條長達(dá)數(shù)公裏的超長電磁軌道，電磁彈射說白了，係統(tǒng)幾乎必然會發(fā)生故障。美國海軍的探索之路充滿艱辛與波折。雷達(dá)屏幕上的目標(biāo)可能會“瞬間消失”，來自理念更新和技術(shù)融合
就在美國為 EMALS 的複雜機(jī)械係統(tǒng)頭疼不已時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪帶來了劇烈的振動、力排眾議，新華社發(fā)（蒲海洋攝）
雖然電磁彈射有很多優(yōu)點(diǎn)，沒有高速旋轉(zhuǎn)部件，而電磁彈射、[5]
精細(xì)控製，導(dǎo)彈製導(dǎo)、但也最為複雜的“機(jī)械-電氣”混合技術(shù)路線。
這套綜合電力係統(tǒng)，我國第一艘電磁彈射型航空母艦福建艦入列授旗儀式在海南三亞某軍港舉行。擠占了寶貴的艦內(nèi)空間。
廣東省深圳市光明區(qū)玉塘街道田寮社區(qū)光僑路九號路福建艦電磁彈射視頻刷屏！這“颯”的一聲來之不易智造產(chǎn)業(yè)園
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