航母电磁弹射起飞原理(航母电磁弹射器工作原理是什么)

上两篇我们聊了聊《航空母舰蒸汽弹射舰载机的工作原理是什么?》、《航空母舰蒸汽弹射器用起来不错 但是也有这五大缺点》,这次我们来谈谈电磁弹射的工作原理。

电磁弹射的工作原理

要说电磁弹射,我们要从一个简单的概念说起,直线马达或者叫直线电机。传统意义上的直流电机,输入的是电流,输出的是旋转的机械能。

航母电磁弹射起飞原理(航母电磁弹射器工作原理是什么)

要想让旋转的运动改变为直线运动,在机械设计中最常见的方式是使用滚珠丝杠。但是后来人们发明了一种直线马达,能够驱动部件在直线上前进,被广泛地运用到数控机床之中。

直线电机这一概念被广泛运用到工程领域,比如过山车、磁悬浮列车,中国在2006年从德国引进磁悬浮技术,其实就是在为电磁弹射做准备。

简单来说,电磁弹射的核心是用磁力弹射,可是磁场是怎么来的?由电流产生的磁场。我们知道导线通电会产生磁场,如果中间放入铁心,磁场会更强。

但是出于各种工程上的原因,电磁弹射一般不会使用铁芯。电磁弹射的导轨中铺满了一个个通电的线圈,每一个有10厘米厚,大小和吃饭的盘子差不多,它们在轨道中形成一个一个磁场。而电磁弹射要推动的物体,它就是一块磁铁。

航母电磁弹射起飞原理(航母电磁弹射器工作原理是什么)

在磁场里,因为同性相吸异性相斥的原理,推动滑块向前进。这些导轨中的线圈是依次通电,当磁铁通过第一个线圈的时候,第一个线圈通电产生磁场,吸引磁铁向前运动。

可是当该磁铁通过第一个线圈的时候,屁股对着磁场,异性相吸引,就会被该磁场给拉回来。那怎么办呢?有两个办法,第一就是转换第一个线圈的电流方向,从而改变磁场方向,本来是相吸引,现在变成相斥。

航母电磁弹射起飞原理(航母电磁弹射器工作原理是什么)

但是频繁控制电流方向并不容易。还有另外一种方法,也是电磁弹射器使用的,当滑块经过第一个线圈后,第一个线圈停止充电,磁场消失。下一个线圈通电,在新的位置产生磁场,推动滑块向前运动。

也就是说在这100米长的轨道上,形成了一个又一个动态的磁场,这些磁场接力,推动滑块在磁场中前进。

航母电磁弹射起飞原理(航母电磁弹射器工作原理是什么)

电磁弹射这个概念其实很早就出现了。大家如果去坐过山车,有的过山车就是用电磁弹射的原理推动过山车前进。甚至有的地铁线轨道交通也是采用的电磁弹射的原理。它本身并不是一个多么先进的一个科学技术。

但是运用在航母上,用在工程上却是一个很有挑战的项目。以美国福特级航母为例,电磁弹射的轨道长达91米,如何保证在这么长的长度下对物体加速,以及在海洋环境下,空气中大量弥漫的杂质对磁场可能会产生怎样的影响,都会影响到电磁弹射的效率。

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