中國成功運(yùn)行世界首個電磁橇，磁懸浮速度突破1000公里/小時，產(chǎn)業(yè)鏈成熟度如何？
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）近日，世界首個“電磁驅(qū)動地面超高速試驗設(shè)施——電磁橇”項目在山東濟(jì)南成功運(yùn)行，并一舉將噸級及以上物體最高加速到1030公里的時速，創(chuàng)造了大質(zhì)量超高速電磁推進(jìn)技術(shù)的世界最高速度紀(jì)錄。
據(jù)悉，世界首個電磁橇是中國科學(xué)院與山東省、濟(jì)南市開展戰(zhàn)略合作的重大項目，突破了一些列的核心技術(shù)，對促進(jìn)交通領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、電磁裝備制造領(lǐng)域發(fā)展有重大意義，是真正的“國之重器”。
電磁橇的重要價值
電磁橇實際上就是電磁推進(jìn)技術(shù)的一種設(shè)備形態(tài)。從原理上看，電磁推進(jìn)是一種利用導(dǎo)電氣體中電流和磁場的相互作用，使氣體高速噴射并產(chǎn)生推力的推進(jìn)方法。由于導(dǎo)電氣體為電離高溫氣體等離子體，因此也被稱為等離子體推進(jìn)技術(shù)。
電磁橇技術(shù)可用于人們較為熟知的磁懸浮列車的推進(jìn)系統(tǒng)。在整個磁懸浮列車動力系統(tǒng)中，分為懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三部分。在當(dāng)前的推進(jìn)系統(tǒng)助力下，磁懸浮列車的速度已經(jīng)突破了800公里/小時，如果電磁橇技術(shù)能夠全面應(yīng)用于磁懸浮列車系統(tǒng)中，那么未來列車速度超越飛機(jī)將指日可待。
實際上，之所以命名為“電磁橇”，一個很重要的原因就是項目形態(tài)和磁懸浮列車相似。所謂“橇”取自雪橇，意思就是沒有輪子，通過滑動前進(jìn)。
不過，并不能因為電磁橇的形態(tài)就偏執(zhí)地認(rèn)為，其只能在地上以磁懸浮的形態(tài)跑，實際上這也是航天器推動系統(tǒng)的一種測試方式。與之相似的就是火箭橇，將火箭發(fā)動機(jī)作動力推動火箭滑車高速前進(jìn)以獲取模型（或?qū)嵨铮┰囼灉y試數(shù)據(jù)的大型地面動態(tài)試驗系統(tǒng)。火箭橇是風(fēng)洞實驗的重要補(bǔ)充，幫助航天器設(shè)計團(tuán)隊更好地分析航空器的空氣動力學(xué)性能。
實際上，電磁橇技術(shù)被認(rèn)為是人造地球衛(wèi)星和行星際飛行器中的一種比較理想的推進(jìn)方法。和傳統(tǒng)的燃料推進(jìn)技術(shù)相比，電磁推進(jìn)技術(shù)擁有更大的比沖，并且由于沒有添加燃料的過程，響應(yīng)速度更快，有望幫助火箭橇突破十馬赫的瓶頸。
同時，美國能源部高能與核物理辦公室的項目經(jīng)理戴維古德溫（David Goodwin）認(rèn)為，以電磁推進(jìn)的方式，將比其他任何一種推進(jìn)方式讓航天器飛得更遠(yuǎn)，能夠和核能實現(xiàn)完美的搭配。
據(jù)悉，本次成功在濟(jì)南運(yùn)行的電磁橇設(shè)施，具有推力大、響應(yīng)快、精確可控等突出優(yōu)勢，可以為高速地面交通、航空飛行器等高速先進(jìn)裝備提供重要的測試手段，解決這些設(shè)備在復(fù)雜動態(tài)過程下的空氣動力學(xué)、高強(qiáng)度先進(jìn)材料、高速測控等一系列科學(xué)技術(shù)問題。目前，這個電磁橇項目已經(jīng)可以為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和研究單位提供試驗與測試服務(wù)。
此外，此次電磁橇設(shè)施的搭建，也將對國內(nèi)大功率電力變換與控制、超導(dǎo)磁場相關(guān)技術(shù)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。
國內(nèi)電磁設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈
隨著濟(jì)南電磁橇以及西安高溫超導(dǎo)高速磁浮列車等一系列項目的推進(jìn)，電磁技術(shù)有望推動我國交通和航天實業(yè)邁向更高的臺階。那么，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈的準(zhǔn)備情況如何呢？
我們首先看一下國內(nèi)的磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)鏈。我們在上面提到了磁懸浮列車在驅(qū)動方面的三大系統(tǒng)——懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)，實際上一輛磁懸浮列車運(yùn)轉(zhuǎn)還會有控制系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)以及軌道系統(tǒng)等。
在車體方面，磁懸浮列車用到的主要零部件包括超導(dǎo)電磁頭、電容器、變流裝置、壓縮機(jī)、空氣彈簧和車體外殼等。據(jù)悉，目前中國中車已實現(xiàn)高中低三種磁浮列車制造技術(shù)的全覆蓋，比較有代表性的子公司是中車唐山公司和中車株洲。
其中，中車唐山公司主要從事軌道交通裝備的研發(fā)、制造、服務(wù)和檢修以及工程總包、污水處理等多元化產(chǎn)業(yè)，在磁懸浮方面擁有“全系列產(chǎn)品”技術(shù)，我國首條磁懸浮列車——北京S1線磁懸浮列車便是由中車唐山公司參與承建。
中車株洲則主要布局磁懸浮方面的前沿技術(shù)，2013年-2016年期間，國內(nèi)投放了多條磁懸浮列車運(yùn)營線，其中很多都有中車株洲的參與。比如2016年5月，中國首條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的中低速磁懸浮商業(yè)運(yùn)營示范線——長沙磁浮快線開通試運(yùn)營，這個磁浮列車便是由中車株洲與國防科技大學(xué)等高校研發(fā)制造。目前，中車株洲已自主研發(fā)出長定子直線電機(jī)和懸浮電磁鐵，將磁懸浮列車標(biāo)注速度提升到了600公里/小時。
除了中車旗下的子公司，包括新筑股份、銀河磁體、橫店東磁、寧波韻升、山東章鼓、億昇科技、佳電股份等公司都是磁懸浮列車的概念公司，提供的產(chǎn)品包括磁體、牽引系統(tǒng)、線路軌道等相關(guān)產(chǎn)品。
除了圍繞中車集團(tuán)形成的磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)鏈，目前國內(nèi)磁力設(shè)備也形成了產(chǎn)業(yè)鏈聚集，比如湖南岳陽。岳陽又稱中國“磁都”，擁有“國家磁力設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”、“全國磁力設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化工作組”、“全國產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域品牌建設(shè)試點單位”等重點項目，并與中科院、國防科技大學(xué)、中南大學(xué)、湖南大學(xué)、北京科技大學(xué)等科研院校建立了產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全國超過七成的電磁技術(shù)人才匯集在岳陽。預(yù)計在2022年，岳陽電磁及磁力裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破100億元。除了推進(jìn)電磁技術(shù)在軌道交通、航天工程、海洋工程和環(huán)保領(lǐng)域等重點領(lǐng)域的應(yīng)用，同時岳陽也在積極推動企業(yè)向非金屬礦、環(huán)保、化工、醫(yī)療等新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)軍，打造“電磁鐵+”的創(chuàng)新發(fā)展模式。
在企業(yè)層面，岳陽擁有中科電氣、科美達(dá)電氣、大力神電磁、鴻升電磁、華中科技等電磁裝備整機(jī)企業(yè)，同時也擁有和創(chuàng)磁電、海潤電氣、新一步等配套設(shè)施企業(yè)。目前，岳陽在電磁設(shè)備方面已經(jīng)由過往電磁攪拌、除鐵器等傳統(tǒng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級到磁懸浮、軌道交通、化工成套裝備等新興領(lǐng)域。
除了湖南岳陽，目前在江蘇、山東、遼寧等省份也都有電磁設(shè)備產(chǎn)業(yè)聚集地。隨著電磁技術(shù)在交通、航天等領(lǐng)域逐漸體現(xiàn)重要性，未來這些相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聚集地將大受裨益。
寫在最后
無論是從交通領(lǐng)域看，還是從航天領(lǐng)域看，山東濟(jì)南的電磁橇項目都可謂是“國之重器”，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的測試平臺。對于民眾而言，隨著電磁推進(jìn)技術(shù)在穩(wěn)定性、可靠性以及成本方面逐漸得到優(yōu)化，地面交通工具速度超越飛機(jī)并非異想天開，而是切實可行的。
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