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电磁弹射

选择字号: 超大 标准 发布时间:2017-11-09 17:30 | 作者:编辑

  电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术,适宜于短行程发射大载荷,在军事、民用和工业领域具有广泛应用前景。
  电磁弹射就是采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,其实就是电磁炮的一种形式。过去常采用的弹射有机械弹射,如弹簧、皮筋等。能量弹射如:子弹(利用火药瞬间爆发能量)、磁悬浮列车等。
  电磁弹射器相比蒸汽弹射器区别在于不需要蒸汽来驱动活塞而是用电来驱动。
  一、电磁弹射(The electromagnetic launch)发展历程
  电磁推进技术的原理早在19世纪初就已有人提出,后经过几十年的探索与研究,人们相继研制出了各种电磁感应原理的直线发射装置或模型,但由于受相关研究领域技术的影响,上述模型的性能距工程实用尚存在着较大的差距。70年代以后,超大功率脉冲技术和电子技术的飞速发展使电磁发射技术有了重大突破:1978年澳大利亚的马歇尔等人用SSOMJ的单极发电机作为电源和采用等离子体电枢在5m长的导轨炮上把3g重的聚碳酸脂弹丸加速到了5.9km/s的初速度。这个具有划时代意义的研究成果证明了用电磁力可以把较重的弹丸推进到高速的可能性,使世界各地的科学家受到极大的鼓舞和启,由此也将电磁发射技术的研究推向了一个新阶发段。
  电磁发射技术在全世界范围内都处于实验研究阶段,电磁弹射虽起步稍晚,但由于其潜在的应用前景,该项技术的研究还是备受重视,1988年美国海军与卡曼航空航天公司曾计划联合研制航母舰载电磁弹射器模型,指标是在3s的加速时间内,把重达36T的全载F-14战机加速到150节。据估计,这种电磁弹射器的重量只有现役的蒸汽弹射器的十分之一,而且省去许多管道,这对于舰船的安全运行和减重提速都具有重要意义。英国国防部正着手准备一个开发与试验计划,研究在未来两艘航母上加装一种新型电磁弹射系统的可能性。与此同时,其他国家也对电磁弹射技术产生了浓厚的兴趣。
  2013年当地时间10月11日,全球第一艘装备电磁弹射器的美军福特号航母下水。
  二、电磁弹射特点
  在射击武器中,弹射的要领是指被发射的物体不启用自身的动力装置而靠发射器赋予的起动力而实施起飞的一种发射方式。弹射是发射技术的一种特例,具体特点有:
  (1) 弹射的对象与发射相比一般都是大载荷物体。作为电磁炮的电磁发射器中发射的弹丸一般都是几克到几百克,最大也不过上千克;而弹射器的弹射对象则是小到几千克的航空模型大到几十吨的战机。
  (2)弹射器的速度与发射器相比不是很高。一般情况下,发射器的弹丸可以达到每秒几千米到几十千米,理论上可以达到上百千米;而弹射器则不要求很高的速度,每秒几十米到几百米就可以满足要求。
  (3) 弹射器的发射频率远低于发射器。在电磁发射器中,防空电磁炮要求每分钟发射500发,反导电磁炮要求每秒发射60发;而电磁弹射器则可以几分钟,甚至于几十分钟做一次弹射。
  (4) 从结构上说,电磁炮的发射体一般都在发射管内部,而电磁弹射器在载荷由于相对较大,一般都是“骑”在驱动器之上的。
  由此可见,电磁弹射的主要应用范围是大载荷的短程加速,在军事上比较典型的是航空母舰上的舰载飞机起飞弹射。
  三、电磁弹射原理
  电磁发射是采用电磁作用原理产生的电磁推力使物体加速的。因电磁驱动力与电流平方成正比,所以只要保证足够的电流输入,便能在发射装冒内产生足够大的推力,使物体达到更高的速度。以导轨式电磁发射为例。其基本原理如图所示(略)。
  开关S接通时,电源G通过导轨A、电枢D和导轨C,构成了一电流回路;电流I产生磁场B,它对在磁场中流动的电荷产生了力F。由于导轨固定于刚体上不能移动,而电枢是活动体,所以电枢会在力的作用下以速度V向右运动。这就是电磁发射的基本原理。
  四、电磁弹射优点
  与蒸汽弹射器相比电磁弹射器的优点主要是体积减小了很多,操纵人数也要少百分之三十左右,而且电磁弹射器的弹射力度可控可以弹射无人机,缺点是耗电,但对于全电力推动的航母和核动力航母来说不是太大的问题。
  蒸汽弹射器的构造复杂,电磁弹射器相对简单。
  用电磁弹射器代替蒸汽弹射器,节约能源。
  五、电磁弹射在中国的发展
  中国已完成电磁弹射技术的系统研究和相关试验,目前未运用在辽宁舰上。中国新一代航母的起降技术可能将会运用弹射技术,但目前还无法确定。[搜集整理参考]

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