【科普中國軍事科技】相較于滑跑起飛航母，采用電磁彈射厲害在哪？

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眾所周知，航母戰(zhàn)斗力的發(fā)揮依賴于各種艦載機，而艦載機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“標配”當前艦載機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；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；以及利用彈射器助推使飛機獲得更高加速度的彈射起飛。其中，由于彈射起飛綜合性能最高，因此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“標配”。電磁彈射系統(tǒng)是采用電能轉化為磁能進而轉化為載荷所需動能來推動物體快速達到一定速度的系統(tǒng)。作為電磁彈射器動力裝置的是直線電機，系統(tǒng)輸入強大的電流使線圈產(chǎn)生磁場，從而給予與磁力模塊相連接的“往復車”能量使其加速，推動戰(zhàn)機加速起飛。電磁彈射系統(tǒng)主要包括直線電機、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?？刂葡到y(tǒng)對各種信息進行綜合處理，保證各個裝置正常運行。這些裝置系統(tǒng)一起配合運行，達到最優(yōu)彈射效果。

電磁彈射可以很大程度提高航母戰(zhàn)斗力在電磁彈射領域美軍是先行者。20世紀40年代，美國海軍利用電磁感應馬達技術設計、制造并試驗了一套電磁飛機彈射系統(tǒng)，不過由于二戰(zhàn)的結束及該套系統(tǒng)成本較高，該項目被取消。后來為進一步驗證電磁彈射艦載機的可行性，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90年代，美國海軍在設計下一代航母（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彈射系統(tǒng)。由于電磁彈射系統(tǒng)技術門檻非常高，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，而其細微精確的控制，使得其又能夠同時彈射較小、較輕的航空飛行器（如無人機），不用再像使用蒸汽彈射器時擔心彈力過大造成飛機損壞或彈力過小飛機無法起飛，使航母可以搭載更多不同機型，很大程度上擴展了現(xiàn)役航母的作戰(zhàn)能力。而且適當?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（網(wǎng)圖來源）其次電磁彈射提高了艦載機出動效率。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行200次左右的彈射，如果使用電磁彈射那么可以達到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、末速度變化范圍更小。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，增加了航母設計靈活性，潛在地提升了航母的生存能力。

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）

科學審核：費伯禹（資深軍事內(nèi)容編審）

策劃：金赫

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