【科普中國軍事科技】航母上的電磁彈射技術(shù)到底厲害在哪？

眾所周知，航母戰(zhàn)斗力的發(fā)揮依賴于各種艦載機(jī)，而艦載機(jī)的起飛能力和效率很大程度上決定著航母編隊的作戰(zhàn)能力。

未來航母的“標(biāo)配”

當(dāng)前艦載機(jī)主要有三種起飛方式，如在末端翹起的甲板上直接加速獲得升力來起飛的滑跑起飛方式；利用向下高溫高速氣流的噴射獲得向上的反作用力的直接起飛方式；以及利用彈射器助推使飛機(jī)獲得更高加速度的彈射起飛方式。其中，由于彈射起飛綜合性能最高，目前被各國廣泛采用，而近些年來電磁彈射系統(tǒng)（EMALS）開始異軍突起，被視為未來航母的“標(biāo)配”。

電磁彈射系統(tǒng)是采用電能轉(zhuǎn)化為磁能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為載荷所需動能來推動物體快速達(dá)到一定速度的系統(tǒng)。作為電磁彈射器動力裝置的是直線電機(jī)，系統(tǒng)輸入強(qiáng)大的電流使線圈產(chǎn)生磁場，從而給予與磁力模塊相連接的“往復(fù)車”能量使其加速，推動戰(zhàn)機(jī)加速起飛。

電磁彈射系統(tǒng)主要包括直線電機(jī)、儲能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電力電子系統(tǒng)等。其中，儲能系統(tǒng)是在一定時間內(nèi)從航母配電系統(tǒng)中獲取并儲存足夠能量，然后再在極短時間內(nèi)釋放。電力電子系統(tǒng)是用來控制脈沖放電，從而控制直線電機(jī)。控制系統(tǒng)對各種信息進(jìn)行綜合處理，保證各個裝置正常運(yùn)行。這些裝置系統(tǒng)一起配合運(yùn)行，達(dá)到最佳的彈射效果。

電磁彈射可以很大程度提高航母戰(zhàn)斗力

在電磁彈射領(lǐng)域美軍是先行者。20世紀(jì)40年代，美國海軍利用電磁感應(yīng)馬達(dá)技術(shù)設(shè)計、制造并試驗了一套電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)，不過由于二戰(zhàn)的結(jié)束及該套系統(tǒng)成本較高，該項目被取消。后來為進(jìn)一步驗證電磁彈射艦載機(jī)的可行性，1982 年美國海軍重新啟動了此類研究項目，并在1988年進(jìn)行了電磁彈射、制動和回收以及系統(tǒng)性能和電磁輻射試驗。20世紀(jì)90年代，美國海軍在設(shè)計下一代航母（CVN-21）時提出了全電軍艦的概念，其中最重要的技術(shù)革新就是電磁彈射器取代蒸汽彈射器，并在論證 CVN-21方案過程中，正式確定研制航母電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)。

由于電磁彈射系統(tǒng)技術(shù)門檻非常高，目前全球除美國外，只有中國還具備完整的研發(fā)和制造能力，如中國自研的第二艘航母福建號就采用了電磁彈射系統(tǒng)。

獨具優(yōu)勢的電磁彈射

比起蒸汽彈射，電磁彈射的優(yōu)越性更為突出。

首先電磁彈射能量幅度更寬。電磁彈射裝置比蒸汽彈射裝置的最大能量幅度高出20%，能夠以更快速度起飛重型飛機(jī)，而其細(xì)微精確的控制，使得其又能夠同時彈射較小、較輕的航空飛行器（如無人機(jī)），不用再像使用蒸汽彈射器時擔(dān)心彈力過大造成飛機(jī)損壞或彈力過小飛機(jī)無法起飛，使航母可以搭載更多不同機(jī)型，很大程度上擴(kuò)展了現(xiàn)役航母的作戰(zhàn)能力。而且適當(dāng)?shù)膹椛淞Χ纫材芙档惋w行員在起飛過程中受傷的概率，對維護(hù)飛行員自身健康十分有利。

目前只有中美兩國掌握了電磁彈射技術(shù)

其次電磁彈射提高了艦載機(jī)出動效率。按照美國的統(tǒng)計，一艘大型航母如果裝備4臺蒸汽彈射器，通常一天可以最多進(jìn)行200次左右的彈射，如果使用電磁彈射那么可以達(dá)到270次左右。
同時相比蒸汽彈射器，電磁彈射的性能更加穩(wěn)定。電磁彈射擁有先進(jìn)的反饋和閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠使得任何一次彈射加速度峰平比更加恒定、飛機(jī)離艦速度變化范圍更小。而且如果使用蒸汽彈射，需要將海水先變成淡水，淡水再變成蒸汽，運(yùn)營成本很高，而電磁彈射使用電力的成本就低多了。
另外，相比蒸汽彈射系統(tǒng)，電磁彈射系統(tǒng)的重量明顯減輕，體積更小，減少了對艦上大量液壓油、淡水和蒸汽等輔助設(shè)備的需求，各組成部分的布局更加靈活，能最大限度地優(yōu)化航母內(nèi)部布置，增加了航母設(shè)計靈活性，潛在地提升了航母的生存能力。

作者簡介：蘭順正，專長為太空戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、以及國際關(guān)系的研究和理論寫作。在部隊服役期間，編輯出版了自己的第一本軍事理論著作《一個陸軍上士的國防隨想——有兵出塞》。在國際關(guān)系學(xué)院攻讀碩士學(xué)位期間，主攻太空戰(zhàn)略方向，現(xiàn)在時常在網(wǎng)絡(luò)媒體及軍事雜志發(fā)表相關(guān)文章，另外自己的第二本專著《鎮(zhèn)星定?！獦?gòu)建中國未來的太空軍事戰(zhàn)略》也已出版發(fā)行。

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：蘭順正（軍事科普作者）

科學(xué)審核：費伯禹（資深軍事內(nèi)容編審）

策劃：金赫