提到彈射器，你也許會(huì)聯(lián)想到彈弓。簡(jiǎn)單說，航母上的電磁彈射器就像一個(gè)能把飛機(jī)彈上天的“超級(jí)大彈弓”。
理論上講，這個(gè)彈弓是利用電磁感應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)艦載機(jī)從航母上彈射起飛。
1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。時(shí)隔百年后，隨著航母的誕生，就有設(shè)計(jì)師提出在航母上安裝電磁彈射器的想法。直到2013年，美國(guó)“福特”號(hào)航母首先裝備了電磁彈射器，電磁彈射技術(shù)才真正實(shí)現(xiàn)軍事應(yīng)用。
在電磁彈射器中，百米長(zhǎng)的直線電機(jī)被稱為電磁彈射器的“心臟”。與傳統(tǒng)電機(jī)不同，它是一臺(tái)按徑向剖開并展成平面的電機(jī)。這一創(chuàng)新成果最早是由英國(guó)物理學(xué)家惠斯通發(fā)明的，并于1845年取得專利。
直線電機(jī)能將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，從而在一定距離內(nèi)推動(dòng)艦載機(jī)加速至一定速度，這一原理與磁懸浮列車相似。
不過，要完成彈射過程，直線電機(jī)需要巨大的能量。電磁彈射器彈射飛機(jī)時(shí)，峰值功率超過100兆瓦，單純通過艦上的發(fā)電機(jī)直接供電是不現(xiàn)實(shí)的。
為此，設(shè)計(jì)師們煞費(fèi)苦心，利用“零存整取”的方式，設(shè)計(jì)了儲(chǔ)能裝置，能以較小的功率長(zhǎng)時(shí)間地從艦上電網(wǎng)中吸收和存儲(chǔ)能量，當(dāng)儲(chǔ)存的能量滿足發(fā)射所需后，一旦接到發(fā)射命令，立即向外釋放能量。
儲(chǔ)能裝置原理不復(fù)雜，但實(shí)施起來很麻煩。目前技術(shù)上最可行的儲(chǔ)能裝置是飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，在能量積蓄過程中，艦上的電力系統(tǒng)將巨型飛輪不斷加速，使電能轉(zhuǎn)化為飛輪的動(dòng)能并積蓄起來。彈射飛機(jī)時(shí)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)又作為發(fā)電機(jī)在2-3秒內(nèi)輸出巨量電能。
此外，設(shè)計(jì)師們還設(shè)計(jì)了彈射控制系統(tǒng)，通過控制輸入電壓和頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈射推力的精確控制，使得彈射飛機(jī)的推力精準(zhǔn)又平穩(wěn)。