現(xiàn)代物理學(xué)導(dǎo)論論文電磁彈射器第1頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月航母一般長(zhǎng)200~300米，艦載機(jī)從彈射器上彈射起飛，起飛距離僅幾十米，而正常情況下需要幾百米的機(jī)場(chǎng)跑道。因此，重型飛機(jī)要想從航空母艦上起飛，必須有彈射器。在飛機(jī)起飛前，由位持器鋼圈把尾部扣在一個(gè)堅(jiān)固點(diǎn)上，飛機(jī)前輪附近的牽引桿垂落到一個(gè)“滑梭”內(nèi)，滑梭以?huà)煦^鉤住飛機(jī)。飛機(jī)起飛時(shí)開(kāi)足馬力，但被位持器扣住。彈射器一啟動(dòng)，飛機(jī)引擎的動(dòng)力加上蒸汽壓力，使鋼圈斷開(kāi)，飛機(jī)前沖，在45米距離內(nèi)達(dá)到時(shí)速250千米。艦載機(jī)從彈射器上彈射起飛第2頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前的世界航母上彈射器均是蒸汽彈射器這種彈射器是目前在役航母使用的彈射器。美國(guó)的蒸汽彈射器長(zhǎng)76.3米，每分鐘可以彈射2架艦載機(jī)。如果把一輛重2噸的吉普車(chē)從艦首彈射，可以將其拋到2.4公里以外的海面，可見(jiàn)其功率之大。

第3頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月但蒸汽彈射器工作時(shí)要消耗大量蒸汽，如果以最小間隔進(jìn)行彈射，就需要消耗航母鍋爐20%的蒸汽。現(xiàn)在，美國(guó)正在研制新型的電磁彈射器彈射器的基本原理繁雜保養(yǎng)的蒸汽彈射器第4頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2011年5月16日在新澤西州萊克赫斯特海軍航空工程站，1架F/A-18E“超級(jí)大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)準(zhǔn)備由電磁發(fā)射和回收系統(tǒng)進(jìn)行彈射試驗(yàn)獲得成功。電磁發(fā)射和回收系統(tǒng)是為“福特”級(jí)航空母艦設(shè)計(jì)的一種艦載彈射系統(tǒng)。

萊克赫斯特海軍航空工程站，艦載機(jī)首次準(zhǔn)備從陸地上的試驗(yàn)電磁彈射器上彈射起飛第5頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前言電磁彈射器是航空母艦上的一種艦載機(jī)起飛裝置,是一種正在研究中的下一代飛機(jī)彈射裝置，與傳統(tǒng)的蒸汽式彈射器相比，電磁彈射具有容積小、對(duì)艦上輔助系統(tǒng)要求低、效率高、重量輕、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低廉的好處。第6頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁彈射器組成第7頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、電源裝置電磁彈射器用的是直流電源，而且在電磁彈射器工作時(shí)是負(fù)荷沖擊性非常大。雖然有了儲(chǔ)能裝置，但由于要求彈射器在很短時(shí)間內(nèi)起飛更多架次的飛機(jī)，所以對(duì)電磁彈射器的電源容量要求也比較大，一般容量在5~8萬(wàn)KVA左右（但輸出電壓卻不高）。第8頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這么大的功率的交流發(fā)電機(jī)當(dāng)然不是問(wèn)題，但如果是直流發(fā)電機(jī)則必須是無(wú)刷穩(wěn)流直流發(fā)電機(jī)，否則滑環(huán)的強(qiáng)大電流會(huì)灼傷換向器。電磁彈射器的部件第9頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、力量?jī)?chǔ)能裝置力量?jī)?chǔ)能裝置是電磁彈射器的核心部件，它不僅緩解了發(fā)電機(jī)的壓力，同時(shí)在彈射器不工作時(shí)吸收發(fā)電機(jī)的能量，使發(fā)電機(jī)幾乎不受沖擊性負(fù)荷的影響。電磁彈射器的導(dǎo)軌槽部件第10頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月力量?jī)?chǔ)能裝置原理不復(fù)雜，但實(shí)施起來(lái)很麻煩。

在彈射器工作時(shí)，在發(fā)電機(jī)看來(lái)是接近短路的電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的制動(dòng)力阻止發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)將無(wú)能力拖動(dòng)，但此時(shí)由自由轉(zhuǎn)子強(qiáng)大的儲(chǔ)能強(qiáng)制拖動(dòng)直流發(fā)

電機(jī)運(yùn)行，從而完成沖擊性負(fù)荷過(guò)程。自由轉(zhuǎn)子會(huì)因此速度降低，但起動(dòng)結(jié)束后電動(dòng)機(jī)會(huì)在發(fā)電機(jī)沒(méi)有負(fù)荷下把自由轉(zhuǎn)子拖動(dòng)到一定的速度，從而完成儲(chǔ)能。電磁彈射器的彈射部件第11頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、導(dǎo)軌

需要指出，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)，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。蒸汽彈射器上的艦載機(jī)第12頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在起飛前，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。飛機(jī)牽引桿第13頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、脈沖發(fā)生器以上過(guò)程實(shí)際上是脈沖發(fā)生器完成的。電磁彈射器無(wú)需鋼棍擋住，在飛機(jī)起飛時(shí)電磁彈射器同步通電，但電流是逐漸增加起來(lái)，而且在起飛末段將電流截止。生產(chǎn)中的電磁彈射器的導(dǎo)軌槽第14頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁彈射器的優(yōu)點(diǎn)第15頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、首先是加速均勻、力量可控。電磁彈射器的推力啟動(dòng)段沒(méi)有蒸汽那種突發(fā)爆炸性的沖擊，峰值過(guò)載從6g可以降低到3g，這不僅對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和壽命有著巨大的好處，對(duì)飛行員的身體承受能力也是一個(gè)不錯(cuò)的改善。2、電磁彈射的加速和彈射器的長(zhǎng)度沒(méi)有關(guān)系。除了受到氣動(dòng)阻力和摩擦阻力外，彈射初段到末段的基本加速度不會(huì)出現(xiàn)太大的波動(dòng)，這就比蒸汽彈射的逐步下降來(lái)得更有效率。根據(jù)計(jì)算，平均加速度一樣時(shí)，電磁彈射器可以比蒸汽彈射擊讓飛機(jī)多載重8%~15%。第16頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、電磁彈射器具有很大的能量輸出調(diào)節(jié)范圍。電磁彈射的功率輸出是由電路系統(tǒng)控制的，從大功率民用變電的經(jīng)驗(yàn)可知1：100以?xún)?nèi)的變化是相當(dāng)容易的。4、對(duì)航母的設(shè)計(jì)是和海軍操作人員來(lái)說(shuō)，電磁彈射器是一個(gè)大福音，它不僅將機(jī)庫(kù)甲板的占用面積縮減到原來(lái)的1/3，而且重量還輕了一半。第17頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、最新的研究成果第18頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月到目前為止，美國(guó)在海軍航母電磁彈射器上花費(fèi)了28年的時(shí)間和32億美金的經(jīng)費(fèi)，預(yù)計(jì)將在2014年服役的CVN－78航母上正式使用這一設(shè)備。想象中的CVN－78“福特”號(hào)航母第19頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前的主要技術(shù)問(wèn)題：在線(xiàn)形同步電機(jī)上。18米所必模型所顯示的效率僅為58%，而50米1/2模型顯示的效率僅有63.2%，這證明能量利用率還不足，功率也成倍增加，以目前的設(shè)計(jì)是不能完成散熱需求的。陸上測(cè)試的電磁彈射器的導(dǎo)軌第20頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另外一個(gè)問(wèn)題在于軍用系統(tǒng)的防火要求：永磁體對(duì)溫度比較敏感，存在退磁臨界溫度，一般在100～200℃之間，航母的火工品較多，火災(zāi)事故并不罕見(jiàn)，如何保證磁體的磁強(qiáng)度不受大的影響還是一個(gè)很棘手的問(wèn)題。成功把艦載機(jī)從陸上實(shí)驗(yàn)電磁彈射器彈射成功第21頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、中國(guó)的研究第22頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)在電磁彈射技術(shù)領(lǐng)域里一直處于理論研究和同步試驗(yàn)研究驗(yàn)證的小規(guī)模發(fā)展階段。在電磁彈射器方面，我國(guó)采用跟蹤研究體制，如果未來(lái)一些年內(nèi)中國(guó)要發(fā)展航空母艦，電磁彈射技術(shù)將會(huì)是其中的重點(diǎn)。生產(chǎn)中的電磁彈射器的導(dǎo)軌槽第23頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)束語(yǔ)在飛機(jī)發(fā)明后的不久就出現(xiàn)了水上飛機(jī)，各國(guó)海軍在使用水上飛機(jī)時(shí)候，為了讓艦只在不用停下來(lái)的情況下，艦艇能讓飛機(jī)在短時(shí)間內(nèi)升空。各國(guó)開(kāi)始開(kāi)發(fā)助飛裝置，這種裝置最早是裝備在大型水面艦只上的水上飛機(jī)彈射器.結(jié)構(gòu)上有落重式，飛輪式，火箭助推式，液壓式和氣壓式多種。

生產(chǎn)中的電磁彈射器的導(dǎo)軌槽第24頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前，因?yàn)檎羝麖椛淦鹘Y(jié)構(gòu)很復(fù)雜，而且目前只有美國(guó)一家壟斷，所以技術(shù)非常保密

。但正因?yàn)楝F(xiàn)有的蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，最近美國(guó)才新研制電磁彈射器來(lái)取代它成為新一代航母的彈射器。

蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)法國(guó)航母上使用的是美制的蒸汽彈射器第25頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)預(yù)期電磁彈射器達(dá)到如下指標(biāo)：起飛速度：28～103米/秒；最大牽引力和平均牽引力之比：1.07；最大彈射能量：122兆焦；最短起飛循環(huán)時(shí)間：45秒；重量：225噸；體積：425立方米；補(bǔ)充能源需求：6350千瓦。電磁彈射器結(jié)構(gòu)第26頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如今，中國(guó)潛艇的“心臟”-發(fā)動(dòng)機(jī)總設(shè)計(jì)師馬偉明，1996年清華大學(xué)電機(jī)系畢業(yè)，中國(guó)工程院院士、海軍少將?，F(xiàn)主持航母艦載機(jī)電磁彈射器項(xiàng)目。武漢海軍工程大學(xué)電力電子技術(shù)應(yīng)用研究所，不過(guò)，這個(gè)研究所只是參與單位之一。實(shí)際上有很多單位參加。接近完工的中國(guó)第一艘航母采用的是滑翹式起飛，并沒(méi)有使用彈射器。因此艦載機(jī)不能攜帶更多的彈藥和油料。第27頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于20