這一技術中國與美國都在全力研究,事關未來50年的發展

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電磁彈射就是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動,這是下一代航空母艦的主要技術,美國CVN-78“福特”號核動力航母就首先使用了電磁彈射。

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美國CVN-78“福特”號航母

電磁彈射相比於傳統蒸汽彈射有不少優點。首先是體積明顯縮小,蒸汽彈射器管路、蒸汽發生裝置體積龐大,占用了不少艦艇空間,也很難小型化;而電磁彈射則需要儲能和快速釋放設備,體積遠遠小於蒸汽彈射器。其次,電磁彈射的功率可調,而蒸汽彈射器基本無法實現這點,這可以讓未來航母彈射多種規格的輕型航空器而不必擔心航空器被過大的加速度撕扯散架,也會增加航空器的使用壽命。再次,小型化的設備也減少了維護人員數量,這可以減輕航母的後勤補給壓力,提高自動化比重。最後,電磁彈射的間隔時間可以很短,而目前美國C-13型蒸汽彈射器的彈射間隔約在1分鍾左右,而電磁彈射器間隔時間可以控製在10-30秒,艦載機出動頻率可以輕鬆超過蒸汽彈射設備。

福特號上的電磁彈射器

當然,電磁彈射的缺點也顯而易見,首先是電能耗較高,需要輔助大功率的發電設備。不過相比於不太需要小型化的艦艇動力技術而言,這不是特別不可接受的問題。最大的問題在於超級電容技術,電磁彈射不僅需要快速儲能,還需要在極短時間內將能量快速釋放,這對於目前的電容技術還有一定的挑戰。當然,克服這一技術後,超級電容可以大大拓展電力的使用範圍,為未來更多的全電推進交通工具的出現創造可能。

目前的電動汽車動力系統尚且較為稚嫩,核心問題便在於電力儲能和釋放之間尚有技術困難,還無法與汽油機、柴油機這類熱機形成有效的市場競爭。電動汽車在儲能設備的功率、壽命以及安全性能上無法徹底滿足日常使用需求。如果電磁彈射系統成功克服了這一技術問題,實現壽命與安全性能,電力推進比熱機更為高效的先天優勢將被釋放出來,成為具備市場競爭力的動力選擇。

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45型驅逐艦已經使用了全電推進

DDG1000級驅逐艦也使用全電推進

我們可以想象,當汽車、列車、船舶和飛行器都可以采用全電推進技術時,這些交通工具的使用範圍、性能都會有巨大的提高,在高原、山地、遙遠的內陸地區都可以被納入交通網絡中,這意味著巨大的市場潛力。目前世界上基於海運的世界經濟體系正在趨於飽和,沿海、沿河經濟帶已經沒有更多的潛在市場,找到新經濟增長點在世界範圍內都很困難,全電推進所帶來的市場擴張或許將再次催動世界經濟的再次起飛。

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包括特斯拉在內,電動技術尚無法在卡車上實現,僅達到SUV級別車型

由於目前科研工作的投入非常巨量,單獨依靠企業資源和市場競爭已經不能滿足前沿技術巨量的資源需求,國家扮演的角色比19世紀末20世紀初時要重要得多。目前只有美國和中國在大規模投入進行此項研究,歐洲、日本投入規模相對較少,但也非常重視。其中美國使用的飛輪技術進展較快,CVN-78上已經可以使用電磁彈射器,以特斯拉為代表電動汽車也在不斷實現技術進步。中國一直以來也非常重視電力推進技術,除了產業政策外,中國在研製電磁彈射技術早已不是秘密。同時由於電力技術與傳統熱機技術的不完全通用,中國甚至可以在一定程度上避開因為錯過熱機革命而造成的長期技術積累不足的困境,這為中國發展電力推進提供了不少便利。這個領域事關未來50-100年的人類發展,中國需要在提高投資效率的同時做好更為充足的準備,為中國未來的國際競爭力,也為人類社會未來一個世紀的發展做出自己的貢獻。

中國電磁彈射試驗設備

中國電磁彈射試驗模型

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