中美电磁弹射技术差距有多大:不输美局部更先进

来源:观察者网2015-11-10 10:59 编辑:小赛
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  11月4日,中国工程院院士、信息工程大学教授邬江兴和中国工程院院士、海军工程大学教授马伟明荣获本年度何梁何利基金最高级别奖项——“科学与技术成就奖”。

  马伟明院士能够获此殊荣的原因就在于在电磁弹射、综合电力推进、新能源接入技术等领域取得了一批具有完全自主知识产权的原创性成果,共获国家科技进步一等奖2项,国家技术发明三等奖2项。那么,相对于传统的蒸汽弹射,电磁弹射具有哪些优势?电磁弹射的技术难点是什么?中国在建的航母会选择电磁弹射么?观察者网专栏作者铁流就这些读者关心的问题,进行了逐一解答。

弹射系统

  Q:什么是电磁弹射?

  A:根据电磁感应原理,切割磁感线能够产生电流,反过来,电能也能转化为机械能。电磁弹射就是根据这个原理,将电能转化为动能,弹射舰载机从航母上起飞。

  Q:电磁弹射有哪些技术难点?

  A:电磁弹射主要技术难点有储能技术、直线电机技术、弹射控制技术等。

  Q:能具体说说储能技术、弹射控制技术和直线电机技术吗?

  A:每一次电磁弹射持续时间大约不到3秒,但峰值功率高达上百兆瓦,这就需要一个储能设备将航母电站输出的电能储存起来,一瞬间释放。储能技术的难点就是需要找到能量密度很高的储能方式,否则储能装置本身体积重量超标就不能满足上舰使用的要求。

  电磁弹射需要精确控制弹射末速度和弹射过程中加速度,弹射控制技术的难点在于对直线电机的实时反馈控制,以及对各种信息的组网、交互与处理。

直线电机模型和模拟电磁场

  直线电机是弹射器的执行部分,主要依靠动子和定子的无机械接触,仅靠电磁感应原理产生的电磁力实现电能到直线运动的动能转换。直线电机技术的难点是尽可能提高它的功率密度和能量效率,并且具备海洋环境适应能力。

工作原理

  Q:中国攻克这些技术的难度大吗?

  A:虽然电磁弹射最近才被美军搬上航母,但实际上研制电磁弹射的关键技术并不是什么高不可攀的技术,很多技术都是经过了多年研究,甚至已经被广泛应用。

  比如直线电机技术在物流传输、直线电梯、车床加工等领域都有涉及,大功率直线电机在磁悬浮列车等轨道交通领域已经得到广泛应用。

  电磁弹射的控制技术在工业及信息领域有大量的方法可以借鉴,如矢量控制技术、直接转矩控制技术、工业总线技术及计算机技术等等,这些都可以推广并移植到电磁弹射中。

  惯性储能的概念其实早已有之,只是以前没有这样大功率的应用需求。因此,中国攻克电磁弹射的核心技术并不存在无法逾越的障碍。

  Q:相对于蒸汽弹射,电磁弹射具有哪些优势?

  A:电磁弹射具有弹射性能更好、弹射更为可控、可靠性更高、适装性更佳等优势。

  Q:电磁弹射性能更好主要表现在哪里?

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