其次是电力电子系统,这套系统主要是保证在弹射轨道的不同位置和不同时刻上,产生方向和强度都能满足需求的电流,以提供弹射使用。第三是直线电机,也称弹射电机,这是具体执行弹射的系统,主要包括定子和动子两部分,定子就是固定在航母舰体的轨道,里面布满了线圈,通电后就可以产生强磁场,动子就是与飞机相连的部分,弹射器工作时,动子在电磁力的驱动下极速运动,从而实现飞机的迅速加速。最后,还需要一套复杂的控制与检测系统,因为在不同的情况下,或是弹射不同类型的飞机所需要的能量不同,同时在整个系统弹射运行过程中,还需要实时监控相关的参数。
毫无疑问,电磁弹射是一种 " 高科技 ",这里的 " 高 " 体现在很多地方。首先是能量利用效率高,电磁弹射的能量利用效率可达 60% 左右,也就是说每次弹射所用的电能有一多半都转化为飞机的动能,相比于蒸汽弹射器的 4% 至 6% 的效率而言,有了数量级的提高。其次是体积利用率高,相比于蒸汽弹射,电磁弹射器不需要锅炉和海水淡化装置等,因此在舰上占据的空间一般仅为 400 立方米,约为蒸汽弹射器的三分之一左右。第三是系统可控性高,电磁弹射的控制更加精准,因此可以弹射更多种型号的飞机,比如此次福建舰完成 3 种型号飞机的弹射就是实例。最后是任务执行效率高,电磁弹射一般每 45 秒就可以完成一次弹射,而蒸汽弹射则需要 90 至 120 秒。
正是基于这些优势,福建舰跳过蒸汽弹射起飞方式,直接攻关最先进的电磁弹射方式。
虽然原理并不复杂,但电磁弹射系统的研发难度却是极高。在前面所述的几个分系统中,每一项都需要攻克相应的技术难题。即便是单项技术攻克后,在整个系统的集成化上,还需要考虑系统布局、控制、同步等一系列更加复杂的问题。此外,电磁弹射系统工作时会产生强大的磁场,必须保证其不能对其他设备产生干扰,这需要精细化的电磁屏蔽设计。还有,由于航母的工作环境长期处于海上,也需要考虑整个系统的抗腐蚀性,对于材料和结构设计也提出了极高的要求。到目前为止,仅有美国和中国掌握了这项技术。
搭载了电磁弹射系统的美国 " 福特级 " 航空母舰 | 图源:网络
作为一项新兴的技术,电磁弹射刚刚走进历史舞台,或许还有一些问题没有暴露出来,其中最为核心的问题就是这种技术的可靠性尚未得到充分考验,同时,这种系统的维护复杂度也需要在更加长期的实际使用中进行检验。
尽管后续仍然可能存在有待进一步优化的问题,但毫无疑问,这种技术已经显示出更加广阔的应用前景。比如,由于具有能量密度高和系统集成度高的主要优势,将来这种系统可以在更小型的舰艇上搭载,用以弹射尺寸更小、质量更轻的无人机,同时采用这种方式不仅可以弹射飞机,也可以用来发射火箭或者导弹,这些都将可能颠覆式改变未来战争的模式。