电磁弹射器

✍ dations ◷ 2025-07-30 15:00:02 #海军航空技术,航空母舰,电磁元件

电磁式飞机推射系统(英语:Electromagnetic Aircraft Launch System),简称电磁弹射器(electromagnetic catapult),是正在研发的最新一代航空母舰飞机弹射器。目前只有美国海军研制成功,并安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。与磁悬浮列车的原理相同,电磁弹射器使用一台直线电动机作为动力来源,这是其与传统的蒸汽弹射器最大的不同。电磁弹射器的优势在于其更安全可靠,因为相较于蒸汽弹射器,其加速的过程更均匀,对飞机的结构伤害也更小。

他的其他优点还有重量轻、造价适中、维护成本较低、可弹射更重的大型飞机、系统需消耗的淡水量较少、更节能等等。

美国海军的电磁弹射器由通用原子公司(英语:General Atomics)负责研发,2010年底第一次测试成功。2013年5月8日,第一套电磁弹射器被安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。

电磁弹射器的主要部件是一套直线电动机,利用强大电流通过线圈产生的磁场推动滑块高速前进。电磁弹射器主要以下几个特点:电流通过的线圈包裹着衔铁嵌在弹射轨道的内侧,产生强大的磁场;滑块在强大磁场下高速前进;在滑块运作的时候,只有滑块周围的线圈通电产生强大的磁场,以保证系统的能耗降到最低;整个系统长约91米(300英尺),能够产生45,000公斤(100,000磅)的推力,最高能将飞机加速到130节(时速240公里)。

弹射器自带的能量存储系统能在几秒内释放出惊人的电能。其能量来源是由反应堆驱动的四个独立发电机组。发电机组带动一个由磁浮轴承悬吊的飞轮能量蓄电装备(Flywheel Energy Storeage),转子转速6400rpm。每个发电机组透过飞轮的磁力减速效应,能在极短时间内产生超过121兆焦耳 (121 MJ)的能量。这套系统每45秒能够完成一次充电,并可在2到3秒内释放。即最短弹射间隔为45秒,比传统的蒸汽弹射器来得快。

当系统弹射飞机时,发电机产生的电能通过交交变频电路释放到螺线管。由于交交变频电路的频率可变,船员能够设定不同的能量输出来达到不同的弹射加速度。

电磁弹射器有一套独立的控制系统。利用霍尔效应,检测系统的运作,精确地控制弹射速度。由于这套系统能让加速度更稳定,使得弹射系统对航母甲板造成的损伤也更小,使用的可靠性更高。

相较于传统的弹射器,电磁弹射器的重量更轻,只有20吨左右。而且占用的空间更小,运作需要的人力也更少,可靠性也更高。一台传统蒸汽弹射器弹射一次,将要消耗614公斤的蒸汽,并且要在航母甲板下安装庞大的机械,气动和液压系统。相对电磁弹射器不消耗蒸汽而使用来自航母产生的电能,在航母上的安装也更为简易。而将大量的水烧开产生蒸气储备需要十几小时,电磁的充能只需要数分钟,这种紧急应战能力是最大优势。

电磁弹射器其加速度可以精确地控制,针对重型的战斗机和小型的无人机可调节不同能量输出,以适应其不同起飞速度要求。美国的电磁弹射器弹射速度的范围为每秒28至103米,中间为无档段,但传统蒸汽结构只有几个较粗档段,飞机设计重量只能落在特定几种重量,过轻或过重都不行。

另外电磁弹射器的最大弹射输出功能够达到122兆焦,而传统的蒸汽弹射器只有95兆焦。相较之下,电磁弹射器的能量输出多出了29%。其次,电磁弹射器能量利用率也高出了5%。

一旦航母的电力系统或核反应堆出现故障,整套系统将不能运作。

另外,由于弹射器需要消耗大量的电力,作为其能量来源的发电机组将占用相当大的空间。

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