现代物理学导论论文电磁弹射器

现代物理学导论论文电磁弹射器第一页，共二十九页，编辑于2023年，星期三航母一般长200~300米，舰载机从弹射器上弹射起飞，起飞距离仅几十米，而正常情况下需要几百米的机场跑道。因此，重型飞机要想从航空母舰上起飞，必须有弹射器。在飞机起飞前，由位持器钢圈把尾部扣在一个坚固点上，飞机前轮附近的牵引杆垂落到一个“滑梭”内，滑梭以挂钩钩住飞机。飞机起飞时开足马力，但被位持器扣住。弹射器一启动，飞机引擎的动力加上蒸汽压力，使钢圈断开，飞机前冲，在45米距离内达到时速250千米。舰载机从弹射器上弹射起飞第二页，共二十九页，编辑于2023年，星期三目前的世界航母上弹射器均是蒸汽弹射器这种弹射器是目前在役航母使用的弹射器。美国的蒸汽弹射器长76.3米，每分钟可以弹射2架舰载机。如果把一辆重2吨的吉普车从舰首弹射，可以将其抛到2.4公里以外的海面，可见其功率之大。

第三页，共二十九页，编辑于2023年，星期三但蒸汽弹射器工作时要消耗大量蒸汽，如果以最小间隔进行弹射，就需要消耗航母锅炉20%的蒸汽。现在，美国正在研制新型的电磁弹射器弹射器的基本原理繁杂保养的蒸汽弹射器第四页，共二十九页，编辑于2023年，星期三2011年5月16日在新泽西州莱克赫斯特海军航空工程站，1架F/A-18E“超级大黄蜂”战斗机准备由电磁发射和回收系统进行弹射试验获得成功。电磁发射和回收系统是为“福特”级航空母舰设计的一种舰载弹射系统。

莱克赫斯特海军航空工程站，舰载机首次准备从陆地上的试验电磁弹射器上弹射起飞第五页，共二十九页，编辑于2023年，星期三前言电磁弹射器是航空母舰上的一种舰载机起飞装置,是一种正在研究中的下一代飞机弹射装置，与传统的蒸汽式弹射器相比，电磁弹射具有容积小、对舰上辅助系统要求低、效率高、重量轻、运行和维护费用低廉的好处。第六页，共二十九页，编辑于2023年，星期三一、电磁弹射器组成第七页，共二十九页，编辑于2023年，星期三1、电源装置电磁弹射器用的是直流电源，而且在电磁弹射器工作时是负荷冲击性非常大。虽然有了储能装置，但由于要求弹射器在很短时间内起飞更多架次的飞机，所以对电磁弹射器的电源容量要求也比较大，一般容量在5~8万KVA左右（但输出电压却不高）。第八页，共二十九页，编辑于2023年，星期三这么大的功率的交流发电机当然不是问题，但如果是直流发电机则必须是无刷稳流直流发电机，否则滑环的强大电流会灼伤换向器。电磁弹射器的部件第九页，共二十九页，编辑于2023年，星期三2、力量储能装置力量储能装置是电磁弹射器的核心部件，它不仅缓解了发电机的压力，同时在弹射器不工作时吸收发电机的能量，使发电机几乎不受冲击性负荷的影响。电磁弹射器的导轨槽部件第十页，共二十九页，编辑于2023年，星期三力量储能装置原理不复杂，但实施起来很麻烦。

在弹射器工作时，在发电机看来是接近短路的电流会产生强大的制动力阻止发电机继续运行，电动机将无能力拖动，但此时由自由转子强大的储能强制拖动直流发

电机运行，从而完成冲击性负荷过程。自由转子会因此速度降低，但起动结束后电动机会在发电机没有负荷下把自由转子拖动到一定的速度，从而完成储能。电磁弹射器的弹射部件第十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期三3、导轨

需要指出，电磁弹射器的导轨与电磁轨道炮的差异很大，也比其复杂的多。电磁弹射器的导轨共有4个，每跟导轨都非常长（200米以上），安装在起飞甲板的下面。并且每跟导轨内部均有超导体与其熔接。蒸汽弹射器上的舰载机第十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期三在起飞前，飞机牵引杆伸出至上下导轨之间，飞机发动机起动并开如运行，但约一秒钟时弹射器通电，强大的电流从导轨经飞机牵引杆后再流回另一对导轨并形成回路，牵引杆在强大的电磁力下被推动运行到高速后电流被强制截止，牵引杆将不再受力，但在飞机发动机的推力下达到起飞速度。飞机牵引杆第十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期三4、脉冲发生器以上过程实际上是脉冲发生器完成的。电磁弹射器无需钢棍挡住，在飞机起飞时电磁弹射器同步通电，但电流是逐渐增加起来，而且在起飞末段将电流截止。生产中的电磁弹射器的导轨槽第十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期三二、电磁弹射器的优点第十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期三1、首先是加速均匀、力量可控。电磁弹射器的推力启动段没有蒸汽那种突发爆炸性的冲击，峰值过载从6g可以降低到3g，这不仅对飞机结构和寿命有着巨大的好处，对飞行员的身体承受能力也是一个不错的改善。2、电磁弹射的加速和弹射器的长度没有关系。除了受到气动阻力和摩擦阻力外，弹射初段到末段的基本加速度不会出现太大的波动，这就比蒸汽弹射的逐步下降来得更有效率。根据计算，平均加速度一样时，电磁弹射器可以比蒸汽弹射击让飞机多载重8%~15%。第十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期三3、电磁弹射器具有很大的能量输出调节范围。电磁弹射的功率输出是由电路系统控制的，从大功率民用变电的经验可知1：100以内的变化是相当容易的。4、对航母的设计是和海军操作人员来说，电磁弹射器是一个大福音，它不仅将机库甲板的占用面积缩减到原来的1/3，而且重量还轻了一半。第十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期三三、最新的研究成果第十八页，共二十九页，编辑于2023年，星期三到目前为止，美国在海军航母电磁弹射器上花费了28年的时间和32亿美金的经费，预计将在2014年服役的CVN－78航母上正式使用这一设备。想象中的CVN－78“福特”号航母第十九页，共二十九页，编辑于2023年，星期三目前的主要技术问题：在线形同步电机上。18米所必模型所显示的效率仅为58%，而50米1/2模型显示的效率仅有63.2%，这证明能量利用率还不足，功率也成倍增加，以目前的设计是不能完成散热需求的。陆上测试的电磁弹射器的导轨第二十页，共二十九页，编辑于2023年，星期三另外一个问题在于军用系统的防火要求：永磁体对温度比较敏感，存在退磁临界温度，一般在100～200℃之间，航母的火工品较多，火灾事故并不罕见，如何保证磁体的磁强度不受大的影响还是一个很棘手的问题。成功把舰载机从陆上实验电磁弹射器弹射成功第二十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期三四、中国的研究第二十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期三中国在电磁弹射技术领域里一直处于理论研究和同步试验研究验证的小规模发展阶段。在电磁弹射器方面，我国采用跟踪研究体制，如果未来一些年内中国要发展航空母舰，电磁弹射技术将会是其中的重点。生产中的电磁弹射器的导轨槽第二十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期三结束语在飞机发明后的不久就出现了水上飞机，各国海军在使用水上飞机时候，为了让舰只在不用停下来的情况下，舰艇能让飞机在短时间内升空。各国开始开发助飞装置，这种装置最早是装备在大型水面舰只上的水上飞机弹射器.结构上有落重式，飞轮式，火箭助推式，液压式和气压式多种。

生产中的电磁弹射器的导轨槽第二十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期三目前，因为蒸汽弹射器结构很复杂，而且目前只有美国一家垄断，所以技术非常保密

。但正因为现有的蒸汽弹射器结构复杂，重量大，最近美国才新研制电磁弹射器来取代它成为新一代航母的弹射器。

蒸汽弹射器结构法国航母上使用的是美制的蒸汽弹射器第二十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期三美国预期电磁弹射器达到如下指标：起飞速度：28～103米/秒；最大牵引力和平均牵引力之比：1.07；最大弹射能量：122兆焦；最短起飞循环时间：45秒；重量：225吨；体积：425立方米；补充能源需求：6350千瓦。电磁弹射器结构第二十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期三如今，中国潜艇的“心脏”-发动机总设计师马伟明，1996年清华大学电机系毕业，中国工程院院士、海军少将。现主持航母舰载机电磁弹射器项目。武汉海军工程大学电力电子技术应用研究所，不过，这个研究所只是参与单位之一。实际上有很多单位参加。接近完工的中国第一艘航母采用的是滑翘式起飞，并没有使用弹射器。因此舰载机不能携带更多的弹药和油料。第二十七页，共二十九页，编辑于2023年，星