中美电磁弹射技术差距逼近 马明伟：局部领域更为领先
大陆中心／台北报导
根据日前曝光的卫星空拍图显示，解放军已在辽宁省葫芦岛建设好最新的军用机场，机场的跑道安装了最新型、适用于航母的「电磁弹射器」。那么，相对于传统的蒸汽弹射，电磁弹射具有哪些优势呢？有陆媒网站近日针对电磁弹射做了详细介绍，以下为整理出的相关问答。
Q：什么是电磁弹射？
A：根据电磁感应原理，切割磁感线能够产生电流，反过来，电能也能转化为机械能。电磁弹射就是根据这个原理，将电能转化为动能，弹射舰载机从航母上起飞。
Q：电磁弹射有哪些技术难点？
A：电磁弹射主要技术难点有储能技术、直线电机技术、弹射控制技术等。
Q：能具体说说储能技术、弹射控制技术和直线电机技术吗？
A：每一次电磁弹射持续时间大约不到3秒，但峰值功率高达上百兆瓦，这就需要一个储能设备将航母电站输出的电能储存起来，一瞬间释放。储能技术的难点就是需要找到能量密度很高的储能方式，否则储能装置本身体积重量超标就不能满足上舰使用的要求。
电磁弹射需要精确控制弹射末速度和弹射过程中加速度，弹射控制技术的难点在于对直线电机的实时反馈控制，以及对各种信息的组网、交互与处理。
直线电机是弹射器的执行部分，主要依靠动子和定子的无机械接触，仅靠电磁感应原理产生的电磁力实现电能到直线运动的动能转换。直线电机技术的难点是尽可能提高它的功率密度和能量效率，并且具备海洋环境适应能力。
▼弹射系统模拟图。（图／翻摄自新浪军事）
Q：大陆攻克这些技术的难度大吗？
A：虽然电磁弹射最近才被美军搬上航母，但实际上研制电磁弹射的关键技术并不是什么难以触及的技术，很多都已经过了多年研究，甚至已经被广泛应用。
比如直线电机技术在物流传输、直线电梯、车床加工等领域都有涉及，大功率直线电机在磁悬浮列车等轨道交通领域已经得到广泛应用。
电磁弹射的控制技术在工业及信息领域有大量的方法可以藉鉴，如矢量控制技术、直接转矩控制技术、工业总线技术及计算机技术等等，这些都可以推广并移植到电磁弹射中。
惯性储能的概念其实很久就有了，只是以前没有这样大功率的应用需求。因此，大陆攻克电磁弹射的核心技术并不存在无法逾越的障碍。
Q：相对于蒸汽弹射，电磁弹射具有哪些优势？
A：电磁弹射具有弹射性能更好、弹射更为可控、可靠性更高、适装性更佳等优势。
Q：电磁弹射性能更好主要表现在哪里？
A：电磁弹射的最大弹射能力高达122兆焦耳，比蒸汽弹射器高出约29%，可以弹射重量更大的舰载机。
Q：电磁弹射可控性更好指的是？
A：蒸汽弹射器通过机械方法控制注入汽缸的蒸汽，无法精确控制推力，在弹射过程中推力的峰谷值比电磁弹射大，这会造成舰载机因不稳定的推力而受力不均，进而因此造成机体受损。而电磁弹射加速更可控制，更平稳，可大幅减小对舰载机和各部件的冲击，有利于飞机结构的设计，并可使机体的使用寿命延长31%，也能缓解飞行员的身心压力。
Q：为什么更新技术会比运行半个世纪的成熟技术更可靠？
A：电磁弹射现阶段还处于测试摸索阶段，可靠性还是不如技术成熟的蒸汽弹射的，这里的可靠性指的是电磁弹射技术成熟后理论上可以达到的可靠性。
Q：蒸汽弹射可控性不如电磁弹射的原因是？
A：因为蒸汽弹射器结构复杂零部件众多，且饱受高温高压摧残，加上蒸汽弹射器为开口汽缸结构，需要采用金属密封条保持活塞运动时汽缸内压力，受损更换极为频繁，进而导致全系统的固有可靠性不高。而电磁弹射采用四能量链冗余结构，在弹射过程中可容忍一个能量链出现故障，保证任务完成，加上定子和动子之间电磁场的非物理接触传力特性，取消了许多高磨损的机械设备，不仅寿命大幅延长，可靠性也大幅提高。
Q：能用具体数据来说明吗？
A：蒸汽弹射2次重大故障间的平均周期约405周；而电磁弹射技术成熟的话，2次重大故障间的平均周期有望达1300周以上。
Q：适装性更佳是什么意思？
A：这是指电磁弹射器相对于蒸汽弹射器安装更方便更灵活。举例来说，蒸汽弹射器大部分重量位于上层甲板，导致船体重心升高，不利于航行稳定性；而电磁弹射可灵活布置的特性，能够避免这个问题。
蒸汽弹射器多个部件之间由高温高压的管路连接，并且弹射汽缸必须整体安装，在航母上的总体安装与布置难度较大；而电磁弹射采用模块化设计，直线电机可以分段安装和拆卸，各个部件通过电缆或信号网络连接，适装性更好。
此外，电磁弹射器还具有比蒸汽弹射器更小的体积和质量，美国现役航母1座C13型蒸汽弹射器的总质量为538吨，体积超过1100立方米；而电磁弹射的质量小于280吨，体积小于425立方米。
▼世界上建造1：1全尺寸大型电磁弹射器地面试验设施的国家仅有中、美两国。（图／翻摄自中华论坛）
Q：电磁弹射还有其他优势么？
A：电磁弹射能量利用率比蒸汽弹射更高，而且更加节约淡水资源。
Q：航母在海上作战，淡水资源非常宝贵，而蒸汽弹射器一次弹射作业需消耗大量水蒸汽，使用电磁弹射就可以避免在弹射中损耗淡水资源？
A：是的，而且因为电磁弹射采用电气化信息化手段，简化了操作方法，并可实现全系统的状态监控和故障自诊断，人力需求减小30%，维护工作量大大降低，平均故障修复时间大大减少，并且节省了全寿命周期费用。
▼中国马伟明院士在电磁发射领域取得原创性成果。（图／翻摄自凤凰军事）
Q：中美在电磁弹射技术差距有多大？
A：大陆是稀土永磁体生产大国，在高磁强度稀土永磁体研究方面比起美国并没有太逊色。大陆在1996年时曾发布了一个口径90毫米的4磁体级的样炮原型机，可以达到电能转换50%以上，瞬间能源有成熟的20兆焦和100兆焦输出级别的器件。
近年来，大陆在电磁弹射方面也有许多重大成果，马伟明院士带领项目组完成了电磁弹射样机研制和试验的全过程，攻克43项关键技术，申报国防专利32项。某军工企业冷弹射技术可实现弹射推力达数百吨，并具有机构轻便、操作和维修简化、弹射功率高、可控性可靠性强等特点。
根据日前曝光的卫星空拍图显示，解放军已在辽宁省葫芦岛建设好最新的军用机场，值得一提的是，机场的跑道安装了最新型、适用于航母的「电磁弹射器」。西方军事专家认为，如果大陆在电磁弹射设备有重大的突破性，将是世界第2个掌握此技术的国家，航母战力也会大跃进。
▼从最新的卫星图片可以看到，中国军方在建设的两条跑道中安装了弹射线，也隐约能看见弹射的滑槽。（图／翻摄自中华论坛）
Q：大陆在电磁弹射方面已经超越俄罗斯，仅次于美国？
A：马明伟院士在接受媒体采访时曾表示，在军委、总部和海军首长的高度关注和支持下，在2008年研制成功小型样机，接着又做出了1：1单元设备样机，突破了全部关键技术，实现了与世界最先进技术的同步发展。他也表示，目前舰载机弹射起飞技术完全没有问题，有信心运用到现实生活中，大陆掌握的技术已经不输美国，在局部领域甚至更为先进。
Q：大陆正在建的001A航母会是电磁弹射航母吗？
A：根据目前的消息来看，大陆军方实行技术大跃进的概率不高，很可能依旧采用小步快走的方式发展中国航母001A，并透过航母的制造过程来磨砺造船工业，同时也对辽宁号在使用中曝露出的一些问题做改进。
A：虽然核动力航母在能源方面会比常规动力航母具有优势，但未必要上核动力才能保障电磁弹射所需能源。因为电磁弹射的能量利用效率很高，比蒸汽弹射要高10倍，所以常规动力航母也能上电磁弹射，只要在储能技术、直线电机技术、弹射控制技术、大功率转换技术上过关，并配属大功率燃机即可。
Q：大陆是否一定要藉鉴美国在弹射器上的使用经验，先发展蒸汽弹射，再做电磁弹射？
A：蒸汽弹射和电磁弹射在技术上不具备继承性，大陆就算耗费巨资和用15致30年时间掌握了蒸汽弹射技术，到发展电磁弹射的时候还是要从头开始。美国先发展蒸汽弹射，后来再发展电磁弹射只是因为历史原因，大陆须根据自己的情况做出选择。
Q：大陆蒸汽弹射和电磁弹射研究进度哪个更快？
A：据了解，从辽宁省西南部兴城市在建的两条弹射器来看，一条是蒸汽弹射器，一条是电磁弹射器。由此可见，蒸汽弹射和电磁弹射方案都在军方的选择方案中，两者的进度很可能大致处于同一水平，至于鹿死谁手，很可能取决于两个团队的技术成果性能和成熟度的比拚。
Q：002航母会安装电磁弹射器，还是蒸汽弹射器？
A：从实际需求上讲，未来一段时间内大陆依旧会执行积极防御战略，并没有向美国那样制霸全球的需求，依靠001A和055驱逐舰为核心的航母战斗群，辅以东风21D、东风26以及南海岛礁上的航空兵力量，基本上能够完成第二岛链内自卫反击任务。因此，对电磁弹射航母的需求并不迫切。
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