11月4日，中國工程院院士、信息工程大學教授鄔江興和中國工程院院士、海軍工程大學教授馬偉明榮獲本年度何梁何利基金最高級別獎項——“科學與技術(shù)成就獎”。

      馬偉明院士能夠獲此殊榮的原因就在于在電磁彈射、綜合電力推進、新能源接入技術(shù)等領(lǐng)域取得了一批具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性成果，共獲國家科技進步一等獎2項，國家技術(shù)發(fā)明三等獎2項。那么，相對于傳統(tǒng)的蒸汽彈射，電磁彈射具有哪些優(yōu)勢？電磁彈射的技術(shù)難點是什么？中國在建的航母會選擇電磁彈射么？觀察者網(wǎng)專欄作者鐵流就這些讀者關(guān)心的問題，進行了逐一解答。

      Q：什么是電磁彈射？

      A：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，切割磁感線能夠產(chǎn)生電流，反過來，電能也能轉(zhuǎn)化為機械能。電磁彈射就是根據(jù)這個原理，將電能轉(zhuǎn)化為動能，彈射艦載機從航母上起飛。

      Q：電磁彈射有哪些技術(shù)難點？

      A：電磁彈射主要技術(shù)難點有儲能技術(shù)、直線電機技術(shù)、彈射控制技術(shù)等。

      Q：能具體說說儲能技術(shù)、彈射控制技術(shù)和直線電機技術(shù)嗎?

      A：每一次電磁彈射持續(xù)時間大約不到3秒，但峰值功率高達上百兆瓦，這就需要一個儲能設(shè)備將航母電站輸出的電能儲存起來，一瞬間釋放。儲能技術(shù)的難點就是需要找到能量密度很高的儲能方式，否則儲能裝置本身體積重量超標就不能滿足上艦使用的要求。

      電磁彈射需要精確控制彈射末速度和彈射過程中加速度，彈射控制技術(shù)的難點在于對直線電機的實時反饋控制，以及對各種信息的組網(wǎng)、交互與處理。

直線電機模型和模擬電磁場

      直線電機是彈射器的執(zhí)行部分，主要依靠動子和定子的無機械接觸，僅靠電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的電磁力實現(xiàn)電能到直線運動的動能轉(zhuǎn)換。直線電機技術(shù)的難點是盡可能提高它的功率密度和能量效率，并且具備海洋環(huán)境適應(yīng)能力。

      Q：中國攻克這些技術(shù)的難度大嗎？

      A：雖然電磁彈射最近才被美軍搬上航母，但實際上研制電磁彈射的關(guān)鍵技術(shù)并不是什么高不可攀的技術(shù)，很多技術(shù)都是經(jīng)過了多年研究，甚至已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。

      比如直線電機技術(shù)在物流傳輸、直線電梯、車床加工等領(lǐng)域都有涉及，大功率直線電機在磁懸浮列車等軌道交通領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

      電磁彈射的控制技術(shù)在工業(yè)及信息領(lǐng)域有大量的方法可以借鑒，如矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)、工業(yè)總線技術(shù)及計算機技術(shù)等等，這些都可以推廣并移植到電磁彈射中。

      慣性儲能的概念其實早已有之，只是以前沒有這樣大功率的應(yīng)用需求。因此，中國攻克電磁彈射的核心技術(shù)并不存在無法逾越的障礙。

工作原理

      Q：相對于蒸汽彈射，電磁彈射具有哪些優(yōu)勢？

      A：電磁彈射具有彈射性能更好、彈射更為可控、可靠性更高、適裝性更佳等優(yōu)勢。

      Q：電磁彈射性能更好主要表現(xiàn)在哪里？

      A：電磁彈射的最大彈射能力高達122兆焦耳，比蒸汽彈射器高出約29%，可以彈射重量更大的艦載機。

      Q：電磁彈射可控性更好指的是？

      A：蒸汽彈射器通過機械方法控制注入汽缸的蒸汽，無法精確控制推力，在彈射過程中推力的峰谷值比電磁彈射大，這會造成艦載機因不穩(wěn)定的推力而受力不均，進而因此造成機體受損。而電磁彈射加速更可控，更平穩(wěn)，可大幅減小對艦載機和各部件的沖擊，有利于飛機結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并可使機體的使用壽命延長31%，也能緩解飛行員的身心壓力。