电磁弹射器

电磁式飞机推射系统（英語：），简称电磁弹射器（electromagnetic catapult），是正在研發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級核動力航空母艦上。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。

电磁弹射器（EMALS）结构草图
目标速度28至103米/秒
最大峰值与平均牵引力的比值1.05
最大输出功122×106 焦耳
最短运转周期45秒
系统总重< 225,000千克
体积< 425米³
目标速度误差-0至 +1.5米/秒

他的其他优点還有重量轻、造价适中、维护成本较低、可弹射更重的大型飛機、系統需消耗的淡水量较少、更节能等等。

设计与发展

美国海军的电磁弹射器由通用原子公司负责研发，2010年底第一次测试成功。[1]2013年5月8日，第一套电磁弹射器被安装在建造中的福特級核動力航空母艦上。

美國電磁彈射方案

直线电动机

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塊高速前进。[2]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；滑塊在强大磁场下高速前进；在滑塊运作的时候，只有滑塊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）。[2]

能量存储系统

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。[3]發電機組帶動一個由磁浮軸承懸吊的飛輪儲能裝備，轉子轉速6400rpm。每个发电机组透過飛輪的磁力減速效應，能在極短時間內产生超过121兆焦耳 (121 MJ)的能量。这套系统每45秒能够完成一次充电，並可在2到3秒內釋放。即最短弹射间隔为45秒，比传统的蒸汽弹射器来得快。[2]

功率转化系统

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。[2]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。[3]

控制装置

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。[2]

项目进展事记
2010年12月18日美国海军在莱克赫斯特海军航空兵工程站成功弹射F/A-18大黄蜂战斗机。

优点

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。[10]而將大量的水燒開產生蒸氣儲備需要十幾小時，電磁的充能只需要數分鐘，這種緊急應戰能力是最大優勢。

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輸出，以适应其不同起飞速度要求。[10]美国的电磁弹射器弹射速度的范围为每秒28至103米，中間為無檔段，但傳統蒸汽結構只有幾個較粗檔段，飛機設計重量只能落在特定幾種重量，過輕或過重都不行。

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。[3]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%。[2]

缺点

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。

正在使用或成功研製電磁彈射器的國家
 美國
美國成為第一個成功研製，並於航母上使用電磁彈射器的國家，它是美國海軍福特級核動力航空母艦設計上最受矚目的亮點[11][12]。

 中华人民共和国
中國已成功研制电磁弹射器，將會在003型航空母舰上安装使用。

计划研制电磁弹射器的国家
 印度
印度海军正在考虑研发电磁弹射系统，应用在其第二艘国产航母維沙爾號上。目前，印度海军正在对电磁弹射技术进行评估，尚未有明确的研制计划。[13]
 俄羅斯
在軍隊-2020防務論壇上，俄羅斯首次展出了國產的電磁彈射器模型，模型上還有一架蘇-57隱身戰鬥機[14]。
 英國

使用的航空母艦
福特級航空母艦

参见

参考文献
  1. . Aviation Week. 7 June 2010 [2020-09-15]. （原始内容存档于2012-09-28）.
  2. Schweber, Bill. (PDF). EDN Magazine. 2002-04-11 [2008-02-18]. （原始内容 (PDF)存档于2011-05-25）.
  3. Doyle, Samuel, Conway, and Klimowski. (PDF). 1994-04-15 [2009-01-14]. （原始内容存档 (PDF)于2004-10-25）.
  4. . [2013-06-10]. （原始内容存档于2011-12-23）.
  5. . [2013-06-10]. （原始内容存档于2011-12-23）.
  6. . Air Forces Monthly (Key Publishing). March 2011, (275): page 18. ISSN 0955-7091.
  7. . Newbury Park Press. September 28, 2011 [2011-10-04].
  8. . Security Industry. UPI. October 3, 2011 [2011-10-04]. （原始内容存档于2011-10-04）.
  9. . [2013-06-10]. （原始内容存档于2013-12-03）.
  10. Lowe, Christian. . [2008-02-27]. （原始内容存档于2013-12-03）.
  11. . [2020-09-15]. （原始内容存档于2012-09-28）.
  12. . [2016-12-01]. （原始内容存档于2016-12-02）.
  13. 印度第二艘国产航母或将安装电磁弹射器系统 的存檔，存档日期2013-07-28.
  14. 俄公開電磁彈射器，蘇57變身艦載機！印度大喜：國產航母有救了

外部链接
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