摘要:如果用于电磁弹射,则可以在2~3秒内释放出超过120兆焦的能量,这些能量可以产生超过10万磅的动力,将飞机加速到超过130节,而充能只需45秒,远超传统的蒸汽弹射器。这里以常规动力航母做平台来举例,电磁弹射需要使用发电机将化学能转化成电能,通过FES转化成机械能暂时储存,使用时再通过切割磁感线等方式转化成电能,驱动弹射器,最终供给飞机使用。

美国军方与国会之间的“恩怨”不说日常但起码也是个月度水的频率了。这不,川老板似乎意识到了什么,开始了“居安思危”,为了防止国会的钱被海军马路乱用,就抢先一步,目标直指海航的电磁弹射,字里行间透露着俩字:没钱!

不懂军事总统乱来却没人管!川普不要电磁弹射,这摆明了帮中国?

川老板也挺“务实”的,理由很简单:你说你电磁弹射起飞准备速度快,但是航母上也不只有起飞飞机对吧?弹射器整备时间再快,不也得等地勤把飞机收拾的服服帖帖,这个时间怎么也比弹射准备要快吧?起码得两分钟吧?

然而川老板虽然很实在,但仍不能说服那深受官僚主义影响的海军马路。

电磁弹射的优势是传统的蒸汽弹射无法比肩的。电磁弹射系统(:Electromagnetic Aircraft Launch System,EMALS)是一种使用电能,在弹射轨道的限制下,通过高频电流作用在加速线圈上,推动滑块加速前进,滑块通过其他设备将动能传导到飞行器上从而完成弹射起飞的系统。

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电磁弹射器滑轨

EMALS通过飞轮蓄能来避免短时间内超大功率输出对发电设备的影响,同时也能更好地利用、分配能量。飞轮蓄电装置(Flywheel Energy Storage,FES),主体是一个体积大(但相比于蒸汽气缸就不那么大了)、质量大的飞轮,在真空环境中,超低轴阻下持续旋转,通过动生电动势,可以在较短的时间里释放出可观的电能。如果用于电磁弹射,则可以在2~3秒内释放出超过120兆焦的能量,这些能量可以产生超过10万磅的动力,将飞机加速到超过130节,而充能只需45秒,远超传统的蒸汽弹射器。

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FES结构示意图

电磁弹射器因电子电路的原因,能量释放更容易控制,可以针对飞机体型、重量调节能量输出。蒸汽弹射器则因为蒸汽做功方式和效率的原因,可以分成大致的档位却不能做到无极调节,能量输出不宜控制,弹射小型飞行器不免有杀鸡用牛刀之嫌。

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电磁弹射系统的拦阻机构,右下端FES

维护管理方面,蒸汽弹射受限于机械结构与蒸汽锅炉,对机械维护和外围设备的良好运转(比如海水淡化器,锅炉用水是需要纯净水的)有较高的要求,相应的需要更多的人力资源。电磁弹射则无需太多结构,在信息化的加持下甚至可以实现闭环控制,实现自动化甚至傻瓜式操作。

这里不免有一个老生常谈的问题:电探一定对能量的要求很高吧?

并不是这样。相对于蒸汽弹射器,电磁弹射器的能量利用率之比前者高了5%左右,提升很不明显。但差距主要存在于产生能量的部分。直接发电和烧水产生蒸汽之间的效率差的不是一点半点。

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这里以常规动力航母做平台来举例,电磁弹射需要使用发电机将化学能转化成电能,通过FES转化成机械能暂时储存,使用时再通过切割磁感线等方式转化成电能,驱动弹射器,最终供给飞机使用。整个过程中能量损耗最大的部分在两次将动能转化成电能上,电能转化成动能的损耗则相对较小,电路废热则几乎可以忽略不计。FES因为真空环境和磁悬浮轴承的关系,储存过程中的能量损耗也可以忽略不计

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蒸汽弹射器结构示意图

蒸汽弹射首先需要烧开水,从非战备状态到战备状态,这个过程是很漫长的,产生水蒸气进入蒸汽气缸暂时储存,弹射时蒸汽推动活塞做功,转化成动能。不难看出,在弹射之前,水蒸气工质都是以内能储存能量,由此带来了大量的能量损耗,比如保持锅炉温度,拉低了整个系统的能量利用率。如果和船体的动力系统共用热源的话,还会影响船身动力。

弹射所需的能量,EMALS在3秒内弹射功率约120兆瓦,看似巨大,实际消耗电量却只有100kW·h左右。100千瓦时是什么概念呢?160块钱电费而已,如果按照30%的能量利用率来算,差不多够奥某迪A4形式120千米左右,不到10升油,与产生数百公斤的蒸汽所需的燃料相比算不得什么。

电磁弹射对对电力总功率要求不大,只在储能、直线电机等方面有较高要求,鉴于此,常规动力航母也能轻松扛起电弹这柄利器,对发电所需的燃料也是九牛一毛,电弹系统省下的空间和重量的意义更大,还可以灵活布置各个部件的位置,对船体的时机更加有利。

电磁弹射如果川老板不想要的话,可以赠送给我们嘛,知识的交流对科技发展的作用可是很大的。如果川老板觉得蒸汽弹射的性能也冗余了,可以换装更古老的,成本更低的燃气弹射,能触动两条航母解决的事,何必纠结于一条航母的整备速度呢?

日常打嘴炮谁都会,人家川老板也是想维持一下自由与民主的人设而已。但对于我们来说。蒸汽弹射确实已经不算什么高精尖的东西,当前形势下小步快跑弯道超车才是更需要做的一件事情。

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