中国电磁弹射下放民用全球首个电磁撬突破,
10月20号,央视媒体在网上曝出了一款类似电磁弹射的玩意儿,我们来看这个视频,只看见装置嗖的一声瞬间就被弹射出去,其实这是我国独家掌握的“电磁撬”,是全世界第一个利用电磁推进原理搞的地面超高速试验设施,能够将重量超一吨的物体最高以每小时公里的速度推射出去。
光是一听电磁撬这个玩意儿,大家都懵了,这到底是干什么用的呢?
其实通俗来讲,电磁撬就是航母电磁弹射的民用版本或者说是丐版,最高可以将物体加速到每小时公里,换算下为每秒米,速度接近空气中的音速,处于亚音速的范围。
如果这种技术被应用到航天火箭上,真的是降维打击美国SpaceX的一级火箭回收技术,我们可以直接用电磁撬将火箭弹射上天再点燃二级火箭,根本就用不上二级火箭,这样中国航天的发射效率和成本也会大大降低,大家伙儿可能有疑问,这样设想是不是太大胆了?
其实中国在搞电磁撬前还搞了个“火箭撬”,早在年我国在湖北襄樊建了一条长达米的火箭撬滑轨,目的就是为了将高速地面试验从普通铁路线转移到火箭撬上。
我们看这张图,这个火箭撬屁股绑上了几个火箭发动机,能够将测试的装置速度推进到马赫级,也就是超音速,目的就是为了给航天航空器做各种动力学试验,咱们在这个火箭撬上可以搞核武器、高超音速导弹和各类超高速飞行器试验,能够将四吨重的装置最高推进到1.2倍马赫的速度。
年初襄樊这个火箭撬实现了史上最快的试验速度,最高时速达到了每小时公里,换算为2.8倍马赫数,但这还不是最极限的速度,因为当时轨道长度有限,为此后来咱们还将轨道扩建超过了6公里。目前世界上拥有最长火箭撬轨道的是美国,是16公里,截至年4月,我们的轨道已经建成了9公里。
有了火箭撬,为什么我们还要搞电磁撬呢?
主要有两点主要考虑,第一点火箭撬的试验速度更适合搞一些航天航空器试验,火箭推进和轮轨比较落后,搞电磁撬可以满足地面交通非超音速的超前需求,更重要的是电磁弹射已经用在了我国第三艘航母福建舰上,技术是非常成熟的,而电磁撬的核心技术主要有高速大推力的直线电机、百兆瓦级高频供电技术和综合管理系统,是不是跟电磁弹射很像?所以搞适合地面交通、推进方式更先进的电磁撬就很有必要。
军用技术往往走在民用技术的前列,搞电磁撬更重大的意义在于将电磁弹射向各种衍生领域、民用行业拓展,我们可以大胆设想一下,比如用电磁撬搞电磁动力高铁、搞电磁推动炮弹、甚至直接省去一级推进的发动机弹射火箭等等。
电磁撬还用到了一个航母电磁弹射的重头戏——重接发射。
电磁撬的发射轨道是双排的,在给电磁撬加速时肯定是两条轨道都用到了,再结合露天的发射环境,很大可能是应用了重接发射原理。
我们看这个,上下线圈在通电后产生磁场,这个磁场会在弹丸表面产生感应电流,感应电流最终又与原磁场相互作用,瞬间推动弹丸向前发射。然后我们再将一个个装置重复放置,就可以得到一条长长的轨道,然后我们再将线圈多重叠几层,就可以发射推动重量更大的物体,用上重接发射的电磁弹射能将数十吨的战机在两秒内弹射到飞机的起飞速度,只不过电磁弹射的重接发射要比电磁撬复杂多了,还涉及到储能装置、输出发电系统、冷却系统、超高功率变频器与控制系统等,所以说电磁撬就是电磁弹射的民用版本。
在这里还要提的一点是,航母电磁弹射主要有两种用电的技术路线,美国搞的中压交流电系统和中国的中压直流电系统,区别就是前者是第一代技术,后者是第二代技术。
年6月美国媒体就曝出福特号的电磁弹射系统出现了严重故障,航母在长达五天时间内没法弹射战机。根据相关资料统计,福特号航母的电磁弹射系统在进行的次试验中,连续四天不出现故障的概率仅仅只有9%,现实测试中间隔弹射次战机就会发生一次故障。
原因就在于中压交流电系统容易产生供电不稳定的过载问题,系统极易出现短路和电机烧坏的情况,福特号航母装配了四台电磁弹射器,一旦一台出现故障,其他三台都得停机,因为四台弹射器用了一套变频器与控制系统。
而采用中压直流电系统的电磁弹射故障率更低、耗能更小、供电能量更大,占用体积也小,像马伟明院士所说中压直流电系统领先美国整整一代,这还真不是吹的。
回到电磁撬上,襄樊的这套工程是年10月开建的,年12月正式交付使用,目的就是搞先进材料、高速空气动力学、冲击、引信、超导强磁场等一些民用领域、基础科学试验的,是电磁弹射技术在民用领域一个衍生。
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