電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

電磁彈射器的心臟就是100多米長(zhǎng)的直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，它推動(dòng)與飛機(jī)相連接的電樞。而目前電樞基本上是一個(gè)U形鋁塊，裝在定子的3個(gè)側(cè)面。直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜.設(shè)想把一臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沿著半徑的方向剖開(kāi)，并且展平，這就成了一臺(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級(jí);相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級(jí)。初級(jí)中通以交流，次級(jí)就在電磁力的作用下沿著初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng).這時(shí)初級(jí)要做得很長(zhǎng)，延伸到運(yùn)動(dòng)所需要達(dá)到的位置，而次級(jí)則不需要那么長(zhǎng)。實(shí)際上，直線電機(jī)既可以把初級(jí)做得很長(zhǎng)，也可以把次級(jí)做得很長(zhǎng);既可以初級(jí)固定、次級(jí)移動(dòng)，也可以次級(jí)固定、初級(jí)移動(dòng)。然而，電磁彈射器也決不是僅靠直線電機(jī)工作的，它總共有強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置、大功率電力控制設(shè)備、中央微機(jī)工控控制及直線感應(yīng)電機(jī)。

強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置

強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置是電磁彈射器的一個(gè)瓶頸，在國(guó)防方面一直是高度機(jī)密的。作用就是能平時(shí)儲(chǔ)能，然后把大功率能量在短時(shí)間內(nèi)釋放出來(lái)。電磁彈射器工作時(shí)間不長(zhǎng)，但是在做功時(shí)段是個(gè)加速度做功的過(guò)程，因此不能把它當(dāng)成恒功率設(shè)備來(lái)考慮。

電磁彈射系統(tǒng)的強(qiáng)迫儲(chǔ)能系統(tǒng)要求在45秒內(nèi)充滿所需要的能量。最大的艦載機(jī)起飛一般需要消耗的能量不會(huì)超過(guò)120兆焦,而這強(qiáng)迫儲(chǔ)能系統(tǒng)最大能儲(chǔ)存140兆焦的能量,此時(shí)充電功率為3.1兆瓦,算上損失,4兆瓦左右(實(shí)際上達(dá)不到的)，四部電磁彈射系統(tǒng)同時(shí)充電,充電總功率可達(dá)16兆瓦(1兆瓦=1000KW)，可見(jiàn)沒(méi)有強(qiáng)大的電源是無(wú)法滿足電磁彈射需求的。當(dāng)然，航母上耗電的又豈止是四部電磁彈射器，另外還有電磁軌道炮、升降機(jī)、激光(目前激光的功率都不算大)等其它用電加起來(lái)的話必須要航母總功率達(dá)60兆瓦以上,否則電磁彈射器充電時(shí)也會(huì)影響其它系統(tǒng)用電的。

電磁彈射器難就難在電能不象蒸汽，根本不適合大容量?jī)?chǔ)存，象儲(chǔ)存彈射艦載機(jī)這樣的能量更是難上加難。通用原子公司在實(shí)驗(yàn)電磁彈射器時(shí)對(duì)強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置只字不提，可見(jiàn)其技術(shù)的高度機(jī)密性非同一般，想突破也非易事

直線感應(yīng)電機(jī)

磁懸浮列車就是用直線電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。關(guān)于直線感應(yīng)電機(jī)實(shí)際上原理簡(jiǎn)單，在實(shí)際生活中也可遇到不少。目前美國(guó)的電梯轎廂門就是采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而中國(guó)在還大部分停在車床上等不太多的場(chǎng)合。用于電磁彈射器的直線電機(jī)與它們相比可謂超功率的，而且其工藝方面也比普通的高。電磁彈射器的直線電機(jī)動(dòng)子是采用鋁筒(大部分材料為鋁)，為U型狀，其中3面與直線電機(jī)的定子相對(duì)，其中往復(fù)道與航母存在摩擦外，其余均不會(huì)產(chǎn)生摩擦，而且鋁筒質(zhì)量輕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸汽彈射器的活塞，因此返回非常容易，減速道也可短的多。實(shí)際上，其中動(dòng)子部分一部分專家認(rèn)為還可以進(jìn)一步減輕，那么電磁彈射器效率是明顯的。

導(dǎo)軌

電磁彈射器的導(dǎo)軌與電磁軌道炮的差異很大，也比其復(fù)雜的多。

電磁彈射器的導(dǎo)軌共有4個(gè)，分別為上部2個(gè)，下部2個(gè)。但每跟導(dǎo)軌都非常長(zhǎng)(200米以上)，安裝在起飛甲板的下面。并且每跟導(dǎo)軌內(nèi)部均有超導(dǎo)體與其熔接，中間是高壓冷卻油，其冷卻油在進(jìn)入導(dǎo)軌前的溫度低于-40℃，而從導(dǎo)軌出口的溫度低于-30℃。不僅如此，導(dǎo)軌與飛機(jī)牽引桿的接觸面至導(dǎo)軌中心還有很多特細(xì)的小孔，所以其冷卻油不僅僅是為超導(dǎo)體降溫，還有潤(rùn)滑的作用，而且會(huì)使飛機(jī)牽引桿在運(yùn)行時(shí)降溫。

飛機(jī)牽引桿是在飛機(jī)前輪下與飛機(jī)前輪連為一體的裝置，可收縮并放置在飛機(jī)的腹腔內(nèi)。其中間也為超導(dǎo)體，但無(wú)油冷確通道，而且與導(dǎo)軌連接處面積較大，均為軟接觸。在起飛前，飛機(jī)牽引桿伸出至上下導(dǎo)軌之間，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)并開(kāi)如運(yùn)行，但約一秒鐘時(shí)彈射器通電，強(qiáng)大的電流從導(dǎo)軌經(jīng)飛機(jī)牽引桿后再流回另一對(duì)導(dǎo)軌并形成回路，牽引桿在強(qiáng)大的電磁力下被推動(dòng)運(yùn)行到高速(未到起飛速度，但只差一點(diǎn))后電流被強(qiáng)制截止，牽引桿將不再受力，但在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力下達(dá)到起飛速度。為什么未達(dá)到起飛速度就斷電呢?是因?yàn)橛捎陲w機(jī)牽引桿與飛機(jī)連為一體，如果這時(shí)繼續(xù)通電的話，飛機(jī)起飛時(shí)將把飛機(jī)牽引桿拉出，斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電弧灼傷飛機(jī)牽引桿。

基本原理

定子組安裝