电磁弹射如何能让航母战力惊人飞跃?一文解析(6)

2025-10-17 15:01  ZAKER

电磁弹射起飞方式

虽然电磁弹射是一项新技术,但其原理最早可以追溯到 1831 年法拉第发现的 " 电磁感应 " 现象。如果一言以蔽之,电磁感应就是指 " 变化的电场可以激发磁场,反之,变化的磁场可激发电场。"

尽管这一原理很早就发现,但其真正应用还是最近几十年的事情。其中最为典型的案例,就是我们日常生活中经常使用的电磁炉。电磁炉通电后,炉盘上的线圈会被通上 20 千赫兹的交流电,这样就会在周围激发出不断变化的磁场,当我们把金属锅放在上面后,磁场又会在锅底激发出不断变化的电场,电场进一步诱发金属锅底产生电流,由于锅底存在电阻就会发热。电磁炉就是通过这样的方式将电能转化为热能,从而加热锅内的食物或者把水烧开。

与我们早些年常用的 " 电炉子 " 不同的是,电磁炉仅在锅底产生热量,不会向四周发散,所以效率非常高。回忆一下,采用 " 电炉子 " 加热时,如果离得近,你会感觉到电炉子散发的热,也就是说电能转化的热能会向四周散发,效率自然就会降低,而在电磁炉附近则完全没有这种感觉。将这个原理应用到航母上飞机的弹射,就是电磁弹射器。只不过电磁弹射是将电能转化为飞机起飞所需的动能,而非加热食物的热能。

不过,要想在一百多米的距离内将一架十几吨甚至几十吨重的飞机,从静止状态加速到每小时几百公里的速度,所需要的能量要比电磁炉大的多得多,设备的复杂程度也是电磁炉所不可比拟的。

航母电磁弹射系统组成示意图 | 图源:文献

总体来看,电磁弹射器的组成可以分为几大部分:首先是储能系统,由于弹射器瞬时消耗能量巨大,一般在 3 秒内会消耗 50-70 度电,所以必须事先储备足够的电能。储能系统相当于是一个巨大的电池,只不过储能方式一般采用飞轮储能的方式。简而言之,这种储能方式就是在一个密封的真空空间中,以磁悬浮的方式放置一个大型飞轮,充电时利用电力驱动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能。因为没有空气、没有摩擦,因此飞轮会一直保持高速旋转状态,这就意味着能量能够一直存储。使用时则利用飞轮旋转驱动发电机工作,再将机械能迅速转化为电能。

飞轮储能装置结构示意图丨图源:文献