航母电磁弹射是什么原理？纯物理烧脑分析！中美两国技术路径对比！

[@蓝斯洛]

蒸汽弹射最大的问题是在弹射过程中加速度在逐渐下降，所以蒸汽弹射不能弹质量太大或者太小的飞机。质量太大的，到了跑道尽头还达不到起飞速度；质量太小的又会因为机体结构而承受不了那么高过载。 而电磁弹射可以通过合理安排每一段的电流大小灵活调整加速度大小和加速度变化，就能适应各种质量的飞机。

[@camfocus8888]

這是小事，從保養維護到彈射速度，尤其準備時間，這才是真正的戰略技術，調整力道跟穩定力道都是錦上添花的附加好處而已

[@tianmar9795]

蒸汽弹射最大的问题是不能精确控制弹射重量，另外准备时间需要10多小时，维护保养需要大量人工、超级麻烦。

[@tianmar9795]

为了电磁弹射的用电需求，003号估计是采用了锂电池+超级电容+惯性储能的复合方式，在直流发电机端用锂电池和超级电容储能与稳压来维护主电网电压基本稳定，由于是直流中压制，各分电网都是通过变频器DC-AC（DC6600V--三相AC400V）转换，所以对主电网电压要求不高，不像交流电对电压和频率有很高要求，在弹射系统端用惯性储能来提供电磁弹射所需能量。参照福特级电磁弹射能量120MJ，40S充能，3S弹射时间，大约45S一架次，50%效率，单个电磁弹射充电功率6000KW，003航母3条弹射器所需电功率为18000KW，都超过小鹰号航母发电机总功率14000kW了。在采用直流中压电制和综合电力管理+锂电池+超级电容和惯性储能的复合方式，003号发电机功率在25000~30000kW就可以让电磁弹射正常作业了。一般10000TEU级大型集装箱船舶电站功率为三组6600V4700kw+一组6600V3560kw，总功率17660kw，而20000TEU级为5组6600V4500kw，总功率22500KW。所以估计003配备了6台镇柴的CMP-MAN 9L32/40柴油机，可带动发电机产生27000KW电力，符合前面估算25000~30000KW的电站功率，能满足电磁弹射的正常运作。按230g/KW油耗计算，发电机满负荷运行时，一小时燃油消耗为6.2吨，就是全天24小时满负荷作业也不过150吨不到，一星期满负荷作业也才1000多吨油耗，这都是极端情况，实际一星期战事也就小几百吨，对于8万吨的巨轮，根本就是微不足道。所以常规动力航母上电磁弹射根本不是问题，核动力与常规动力的主要区别在于续航里程。

[@yizhewang3653]

这个得去看看马伟明院士的论文

[@seancheng9486]

这是我见过比较靠谱的解释，我本来也想着是用超级电容，但是复合结构还真没想到。补充一下，现在虽然核动力航母本身不需要补充燃料，但是航母需要定期补充淡水和其他物资，尤其是淡水是航母上非常珍贵的资源，因为不管是核动力还是常规动力都需要用淡水发电，所以虽然燃料不需要补充，但是淡水补充是少不了的，所以核动力航母虽然可以终身只加一次燃料，但是跟常规动力航母一样还是需要定期靠岸补充淡水，所以核动力航母的续航里程也没有比常规动力多多少。

[@诚意-w3u]

用兆瓦不行吗MW

[@76097]

@@seancheng9486 核动力航母自己带海水淡化装置。

[@76097]

@@seancheng9486 你就直接说核动力航母不如常规动力得了。

[@Jason-wf8yg]

翘头的原理没说清楚， 其实就是一个上抛，增加了掉到海里之前的时间利用这个时间完成加速，相当于甲板加长。 当然这是极端，但是是安全最低保证。 所以，在弹射器失效（力量不足）情况下，反而滑跃起飞更安全。

[@tianmar9795]

中压直流，主要是直流可以存储电能，应付短时间大功率用电设备，这样可以用较小的发电站，降低成本，减少空间，提高效率，节省能源。但由于交流发动机发出的电首先经AC-DC变换器接入主干电网，而局域电网又要用DC-AC转换器，这些都是大功率电子模块，比较脆弱，远没传统交流变压器皮实耐操，在战时高强度对抗下，高温，高强震动，高G冲击，复杂电磁情况下，很容易出问题，后果就不堪设想。西方从上世纪80年代就开始研究中压直流了，鉴于可靠性安全性考虑，选择了中压交流。中压直流，或中压交流根本扯不上先进或落后，只是个电力系统制式，看重点考虑那方面。对于空间有限制，电站小，大功率短期用电设备多，那只好放弃可靠性安全性选择中压直流，别无他法。山姆大叔已放弃电磁炮，估计过些年电磁弹射也会放弃。

[@naturetruth5218]

1)滑跃起飞 坏处就是战机不能满挂弹与载油量起飞，因为靠发动机不够力也会耗油。这样作战半径就大减，挂弹量也少就效率低。大型飞机如预警机与添油机不能使用就失去空中优势与远程作战能力。 2)蒸汽弹射 是一闪间爆发推力，对飞机结构强化要求高也损耗大。因为推力一样，这对小型战机（无人机）与大型预警机就有问题了。还有挂弹量与起飞油量也会影响重量，造成力度不优化的问题。至于为何不控制蒸汽的压力来调控推力就不知道。而且维修保养问题多，准备时间长。蒸汽也会带来潮湿的问题。 3)磁弹射 优点是可以调节弹射力度，从最小无人机到大型预警机都没问题。力度与速度可控，从小到大，慢到快，可以半挂弹或满载。而且干净没有太多移动零件，维修保养简单，体积小。 但为何要铺平磁弹射不用强力大型多枚电机直接用钢索拉/推动飞机起飞这种简单技术？可能电机爆发力度不够或者为了减少移动零件损耗？

[@alexyoung6418]

纯直流弹射原理与轨道炮（railgun）相同，最大的损耗在于轨道与滑子之间的摩擦供电。看看轨道炮发射的时候炮口喷涌而出的等离子焰就知道这个能量多大了，虽然弹射起飞远远达不到轨道炮的出膛速度，但抛射物质量悬殊更大。如果用这种方案做弹射器，我最好奇的是接触面的烧蚀怎样应对，但还没好奇到花时间去找论文的地步。 交流弹射原理与线圈炮（coilgun）相同。用于发射弹丸的时候，线圈炮的缺陷在于边际效应递减。随着抛射物速度越来越高，通过每一级线圈的时间越来越短，线圈激励磁场的建立时间窗口越来越短，直至达到极限。相较之下轨道炮的安培力随着轨道电阻增加而产生的衰减则不那么明显。 感应式交流弹射相当于交流异步电机的直线展开，由于是异步，同样存在转差率的问题，即滑子运动速度必须低于交变电磁场的运动速度。否则无法切割磁感线，牵引力就是0了。 永磁式交流弹射相当于永磁同步电机（PMSM）的直线展开。至于永磁式后来被放弃，可能跟永磁体的退磁现象有关，毕竟弹射所需的驱动磁场强度很容易超过永磁体的矫顽力，这个我胡猜的。潜在的替代方案可能是电动励磁的滑子，但那么长的直线轨道，滑子怎么供电也是个麻烦事。

[@guanlinM]

可以前面速度慢交流后面速度快直流，就是系统复杂了

[@alexyoung6418]

@@guanlinM 就看谁愿意投钱接着搞了。烧蚀只要仍然存在就够闹心的。

[@beyondsakai]

铝块换成铜或者永磁体不是更好吗？

[@flower_street]

大刘的视频，你很难不点赞。

[@getstevenliu]

谢谢，有被感动到。

[@廖啟宏-w3w]

美國軍隊 用電 400赫茲 交流電 蒸汽彈射 技術如同蒸汽火車 後來的汽油、柴柴火車也是類似動力來源。一直到1964年10月日本新幹線子彈列車。火車動力與時速獲得到突破性的發展。 彈射重量36頓的物體 顯然的採用成熟交流電比較容易成功。省事省錢。人也不用那麽聰明，站在前輩肩膀上好辦事。

[@camfocus8888]

高質量飛輪在電磁彈射的應用不單單是儲能這麼簡單，只是儲能有太多更好的方式能取代，也不用浪費排水量安裝這麼重的飛輪，重點是慣性，用機械能慣性轉換成電能慣性而已，彈射瞬間耗電最大的問題是電力慣性，不但要能瞬間釋放還要能瞬間不釋放，這才是用飛輪的重點，所以你最後幾分鐘才一直重複用詞無法結論，點到為止再講就犯法了

[@tianmar9795]

飞轮质量2000kg@6600rpm，10%速降至6000rpm就可释放120MJ，因为效率问题，所以需要2x2000kg@6600rpm，4000kg对近10万吨的航母有大影响吗？

[@华夏蒲公英]

​@@tianmar9795对核发电装置有影响。

[@stoneliu6784]

怎么不说说东方大国的储能用多少秒呢？

[@华夏蒲公英]

没有公布。

[@piercehsia9766]

电磁弹射机构能不能也装在滑跃甲板上？这样当电磁弹射有故障不能工作时歼15也可以轻载从甲板上自行滑跃起飞，如果可以，这个在战时是有实用意义的。

[@成非-l6c]

重呀！ 储轮就是小孩子玩舵螺。 是飞轮带活塞油机状态。 不如用固体火药轻有力！ 用火药拖蒸气滑块更好！

[@fannewman4916]

洛伦兹力有着明确而清晰的物理解释。

[@丿灬熊总-n3l]

后面可以详细讲一下飞轮储能，都说飞轮储能是未来

[@getstevenliu]

没问题。我在研究了。

[@richardyeung270]

飞轮不是未来，只是过渡。

[@xiaojialiu6345]

超级电容储能也可以说一说

[@changpan3540]

听到这个飞轮时 感觉怎么像橡皮筋的原理。要不直接搞个超级大弓弩或者大弹弓把飞机弹出去不就容易的多了。

[@云间-v9x]

果然还是说不清楚中压直流方案到底缺点是什么，老美为啥避开用交流方案，兔子为啥就用直流就应用，看来真正懂的人还没有

[@yicksunleung-we9eo]

尼米兹級核動力尚且不能電磁彈射，福建號燒重柴油就能辦到，那真的黑科技，福特號靠加多核反應爐，一半用作行駛供電，一半用作彈射，曆經五年測試，每位飛行員須經過日夜共250次以上起降認證才勉強通過服役，東方大國要用蒸汽做電磁彈射而且是行駛中達到每兩分鐘一架次起降，20年內如果成功，我估計火星上也要用漢字了

[@华夏蒲公英]

论电磁弹射系统的制造难度的话，交流电弹 > 蒸汽弹射 > 直流电弹。。003上的直流电弹，其实比前面的两种要简单很多。（中国的航空比较有技术的其实是那一套中压直流供电系统。） 如果按百分比来算的话，美国的航母，供电系统（核反应堆除外只说供电系统）难度算30%的话，那电磁弹射占70%了，而中国的003，中压直流供电系统和直流电弹各占50%的技术难度。

[@camfocus8888]

電磁彈射電磁砲跟電機馬達基礎是一樣的，但是在物理外觀機械結構不單單把圓拉直而已，應用上還是有很大的差異

[@bbsiverson1453]

流畅度还可以再好一点,看了一半以后就忍不住拉进度条了😵‍💫

[@getstevenliu]

好的。谢谢。

[@吳明倫-t3o]

直線電機能否彈射火箭？

[@农民Samuel]

你说的其实就是跟太空电梯一样的东西

[@henry0927353227]

有沒有可能用電磁攔阻制動?

[@华夏蒲公英]

容易翻车。

[@yingwenzhao7328]

是右手定则不是左手

[@英熙-k7q]

滑跃加电磁弹射会不会效果更优啊

[@华夏蒲公英]

容易翻车。

[@Namcung]

那可能舰载机还没飞起来就趴下去了

[@tp2023k]

冒着黑烟航母还好意思拿出来，号称电磁弹射的航母也没看到弹射出一台飞机，常规动力的是不是弹射飞机的时候连灯都要关掉呢？哈哈哈

[@amoss1732]

俄國人的，你真天

[@evergreen2856]

1.福特級A1B核動力(電功率,2*300MWe=600MWe),中國003航母電力遠不如尼米茲航母,003航母估計每45分鐘才能彈射一次,因為要充電很久. 2.美國福特級航母每45秒電磁彈射一架次,中國福建號每45分鐘彈射一架次,中國海軍情何以堪!? 3.連尼米茲級A4W核動力功率都不足夠給電磁彈射系統使用 4.每次電磁彈射,彈射系統在45秒內充電4組飛輪轉子*每個轉子121MJ=484MJ功率,儲存在4組飛輪儲能系統,再將動能轉為電能約162MW(老美專門研發的發電機)給線性電動機彈射.

[@jjola8663]

45分钟的数据哪来的？如果这个时间的起飞频率就用不着航母了吧

[@PeterXiao1]

45分钟, 谁说的?

[@井口观蛙]

井底宇宙，请理解

[@seancheng9486]

你要说核动力上中国不如美国我信，你要说电这方面要参照美国作为上限，你就要去看看美国那边用的电力设备用的是什么文字的说明书了，电这块美国落后的可不是3年5年。

[@yinjun-of3xm]

说半天，中国储能的装置是啥？ 还保密？超级电容？ 不可能的。

[@AuiBs]

为啥是铝块不是铁块，铝块没有磁性会受磁场影响？

[@getstevenliu]

有磁性那就成了同步电机了。

[@AuiBs]

@@getstevenliu 谢谢解释👍🏻我还是需要多学习知识

[@alexyoung6418]

铝的电阻率比铁要小，涡流损耗更少。当然你可能会说铜、银、金和铂的电阻率更低，考虑到成本，至少可以用铜。这里我可以猜测一下： 这个滑块的体积可能很大，只是隐藏在甲板下方看不到。这时候铝的密度优势就体现出来了。同样体积的滑子，消耗同样的电能，铝的涡流损耗虽然比铜略大，但其质量比铜小更多，因此加速度可以更大。这点优势虽然与几十吨的飞机相比可能并不能带来特别大的性能提升，但蚊子再小也是肉。

[@bayerbayer9706]

舰载战斗起起飞重量 50t 这个数据是不是有点大了。

[@richardyeung270]

双发重型，野兽模式+副油箱。够了吗？

[@qaqw9702]

小伙子啊，应该是写错了吧，不是“倍”字，应该是“培”字

[@antiture]

不是超级电容么

[@camfocus8888]

直流最大的問題是磁導，在戰爭機器上是致命傷，太容易被偵測到，光是這點就不能應用才對，知其然而不知其所以然到處偷，不腳踏實地只會應用就會出現根本上的錯誤，直流消磁才是難題

[@yizhewang3653]

马伟明院士的国家进步奖创新成果不容诋毁，这是你美国爸爸没有掌握的技术，全直流电力推进系统，3-5分钟充能，5-6分钟弹射一架舰载机

[@camfocus8888]

@@yizhewang3653 他的努力我有說什麼嗎？還有我就是美國爸爸！我在海軍先進技術計畫裡面我怎麼不曉得裡面的問題！不要說直流消磁，解放軍目前都沒有掌握消磁鋼技術，所以才直接用直流因為反正本來就落後就有磁場，歐美是消磁鋼技術當然不能用直流暴露自己的優點

[@谭名利]

是是是，你比川普还懂电磁弹射器！

[@华夏蒲公英]

直流最大的問題不是磁導，是直流电传导问题（传送的线路越长，电流衰弱越厉害）。中国的直流弹射，用的是铝的，不是铁的。 美国也在研究直流电的（因为直流电在物理上比交流电要高效一些，说直白点就是节能一点）

[@camfocus8888]

@@华夏蒲公英 一看你寫的就完全不懂，不然就是能推翻連歐姆定律準備拿諾獎的結論

[@lijunwang7472]

物理是音乐老师教的，还来讲科普，也是难为你了

[@无敦异]

为啥不用电容储能？

[@getstevenliu]

电流满足不了。

[@ACCFG1]

@@getstevenliu 聽說003就是採用電容，那能不能說說更具體的優缺點呢?例如電容製造不容易，容易損壞之類的

[@tianmar9795]

@@ACCFG1 電容和锂电池

[@华夏蒲公英]

@@ACCFG1 電容不可能，阵列有可能。

[@Redogful]

​​​@@getstevenliu只有電容器才能提供極大電流，其他供電源無法辦到。電量由電池儲能，超級電容提供短時間大電流。每次釋放能量可以控制電容的電壓大少來完成。

[@mizhang118]

我也很关注这些东西：（1）003的电磁弹射。（2）歼20的隐身性能。（3）弹道导弹打航母（移动目标）的有效性。（4）超高超音速导弹的制导，精度，定位移动目标能力和抗干扰能力。以上都是中国方面重大成就，属于“杀手锏”级别的武器，真真假假虚虚实实有待观察，有真的，有故意欺敌用的，有骗研究经费用的，真实性和有效性都是值得客观和耐心观察的。台海战争打起来了，我们就知道答案了。

[@zknyy]

讲得挺好的。。。只是在场景切换的时候不要闪。你这频道又不是个电竞解说，要考虑到观众都不年轻了。

[@getstevenliu]

哈哈哈，知道了

[@EliminateCCP]

一直看国产新闻说中国的直流完全领先美国，这个到底是个什么情况，看你的视频说这两种方式各有特色，从技术发展上来说哪个更好呢？

[@getstevenliu]

直流和交流，只是两种路径。张三李四王五，无论选哪个，看具体落地的方案。是否完全领先，看实际应用效果。

[@tianmar9795]

玩不转交流，就吹直流先进，先不先进，看看你家电器用的是直流电还是交流电就知道了。天朝媒体除了日期是正确的，其它都是胡说八道。

[@EliminateCCP]

@@tianmar9795 不是的，现在好多服务器都增加了高压直流供电选项，以前是没有的，所以真搞不清楚了

[@sit936162]

我国牛B，人家是先有鸡后有鸡锅，我们是搞好了鸡舍再养鸡

[@richardyeung270]

基建狂魔，都是先干房子的🥳🥳🥳🤣🤣🤣

[@姚帅-o7m]

没那么复杂，一块大电池，一台大电机，就可以弹射了，航母移动的时候充电，弹射放电，不就行啦？

[@su_davidchang]

就直接说中美吧 😀

[@getstevenliu]

哈哈哈

[@亚洲最大吃瓜中心]

可以利用电子干扰破坏掉电磁弹射，啥就都废了

[@camfocus8888]

你可能不知道什麼是EMP吧⋯⋯哈哈哈哈哈，目前只能針對晶片的細小電線充電燒毀，電磁彈射的電線粗細用EMP的能量大概直接把地球蒸發了

[@南-v6g]

什麼某一個西方大國，美國就美國呢，有什麼不敢認？

[@getstevenliu]

关键柴油解决不了排放问题

[@thatQiao]

"某个西方大国"？？直接说怕什么。

[@williamjohn5299]

不敢直呼其名 以表尊敬

[@songwang6406]

安倍晋三的力吗

[@getstevenliu]

Yeah

[@stoneliu6784]

坐等伟大光荣正确的祖国神奇的电磁弹射显神威😂😂😂

[@little2wang665]

地溝油吃多了，長得很崎嶇不平

[@ShenZhouGaiacoin]

给飞机屁股加个一次性固体火箭加速器不就行了吗！

[@bguan2002]

成本太高

[@thomasbentley9968]

安培力吧。安倍没那么大能耐。

[@bguan2002]

此安培不是彼安倍。哈哈。

[@blam1328]

13:05 直接說我國或中國是很丟臉的事嗎?

[@evergreen2856]

1.中國沒有船舶全電推進系統 2.中國沒有超大容量飛輪儲能系統 3.中國沒有電磁彈射系統 4.中國003福建艦是蒸汽彈射航母,中國004航母不是核動力

[@kellan_djn]

台蛙来了

[@Redogful]

哈哈中國什麼都沒有，台娃樣樣難霸彎！

[@song-569]

不懂最好别乱讲😂

[@evergreen2856]

A.中國沒有電磁彈射,中國003福建艦使用蒸汽彈射(可能參考前蘇聯mayak型或巴西BS-5型). B.中國003航母電力遠遠不足,應付數千人空調電力都有問題,還想電磁彈射???中國福建艦45分鐘彈射一次嗎??? C.英文EMALS(電磁彈射系統)維基百科寫著:在彈射過程中，線性感應電動機需要大量的電功率，超過了船舶自身的連續電源所能提供的功率.

[@jjola8663]

台湾什么都有

[@fujinliaw8129]

你很奇怪! 人家講電磁彈射多久了, 你還在說福建艦使用蒸汽彈射! 你以為國家的信譽是可以踩在地揉擰嗎？ 沒有電磁彈射這回事, 國家級媒體不會到處說！　 ＂應付數千人空調電力都有問題＂？ 人家是呆子？ 無知到如此！　丟台灣人的臉！　 你的心態就是無法接受中國已經進步到可以跟美國拼胳膊！鴕鳥心態!

[@jiang-g6h]

原理很简单，要做出来就很难。所以中国做不出来。

[@stevenly921]

003？

[@华夏蒲公英]

@@stevenly921 003上是直流的电弹，相对简单。论制造难度的话，中国真的有可能造不出美国那样的交流电弹，它的制造难度真的很大。

[@Hunt_GG]

​@@华夏蒲公英实现同样的功能，不是越简单越便宜越好吗？简单的东西搞得那么复杂，不是水平高，是脑子进水！