电磁弹射装置设计

㈠ 电磁弹射器属于什么学科专业，说细一些

这个设计很多专业 任何一个科研产品都会设计很多专业的不是单一学科可以完成主要包括：电磁场与微波 热动力 机械设计 机械工程类 材料学 力学 传感器等等

㈡ 我国能否绕过蒸汽弹射直接研制电磁弹射装置

不能，需要一步一步来研制这些装置，没有相关的技术，只能一步一步来实现这个电磁弹射装置，还要进一步实验才能得知，所以要慢慢来，不可以省略这步。

㈢ 电磁弹射器的优点

能缩短飞机滑行距离，减少占用航母甲板的空间

㈣ 航空母舰上：蒸汽弹射与电磁弹射有什么区别这两种弹射方式各有什么优点与缺点

区别：电磁弹射是电磁推动弹射器滑块，蒸汽弹射则是由蒸汽机推动滑块。

优缺点：蒸汽弹射技术要求较低，但要消耗大量淡水，同时载荷有限。电磁弹射载荷大，很容易就能弹射大型飞机，也不消耗淡水，但需要大量电能，只有核动力航母才能持续提供如此大的能量，且技术要求较高。

航空母舰，简称“航母”，有“海上霸主”之美称，是一种以舰载机为作战武器的大型水面舰艇，可以供舰载机起飞和降落。它通常拥有巨大的飞行甲板和舰岛，舰岛大多坐落于右舷。航空母舰是目前世界上最庞大、最复杂、威力最强的武器之一，是一个国家综合国力的象征。

现代航空母舰通常按满载排水量的大小分为大型航空母舰、中型航空母舰、和小型航空母舰；按动力装置可分为核动力航空母舰和常规动力航空母舰。

发展至今，航空母舰已是一个国家综合国力的象征。依靠航空母舰，一个国家可以在远离其国土的地方、不依靠当地机场的情况下对当地施加军事压力和进行作战。

㈤ 为了提高航空母舰上飞机在单位时间内起飞的架次，人们正在研制一种电磁弹射装置，它的基本原理如图所示，

（1）、（2）导体棒在安培力作用下要向右加速运动，所受的安培力必须向右，根据左手定则可知：导体棒中的电流方向是M→N．故（1）正确，（2）错误．
（3）、（4）要提高电磁炮的发射速度，需要增加安培力做的功，在加速距离不变的情况下，可以考虑增加安培力，根据安培力公式F=BIL，可以增加磁感应强度B或增加电流I，故（3）（4）正确；故C正确．
故选：C．

㈥ 征求一个 电动/机械式弹射器的设计方案！

首先你的要求略危险了……不小于15米，您要拿来干啥？袭击教导主任的菊花还是击专落米国的无人机属？
既然要弹射，目前成熟的技术无非就是火【药】推进或者电磁推进，而火【药】太过于河蟹……
建议去研究下电磁炮相关的技术，入门及难度不大，而且完全满足你的要求。

㈦ 弹射起步的电磁装置

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。

㈧ 什么是（航母）电磁弹射器电磁弹射器的原理和优缺点是什么

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。

㈨ 航空母舰上的电磁弹射原理及结构

美军研发的电磁弹射器由三大主要部件构成，分别是线性同步电动机、盘式交流发电机和大功率数字循环变频器。 线性同步电动机是电磁弹射器的主体，它是20世纪80年代末期研究的电磁线圈炮的放大版。电磁线圈炮也叫电磁线圈抛射器，1831年法拉弟发现电磁现象以后就有人开始设想电磁线圈炮。1845年，有科学家在理论试验中将一个金属柱抛出20米；1895年，美国有项专利设计了理论上能够将炮弹抛射230千米的线圈炮；1900年，挪威物理学教授克里斯坦·勃兰登获得三项关于电磁炮的专利；1901年，勃兰登在实验室制造了一座长10米、口径65毫米的模型，可以把10千克的金属块加速到100米/秒，这引起了挪威政府、德国政府的注意。德国著名的火炮生产厂商克虏伯公司为勃兰登教授提供了5万马克的研究经费，勃兰登设计了一门长27米、口径380毫米的巨炮，预计可以将2吨重的炮弹发射到50千米远，弹丸速度可以达到900米/秒。为了实现这个目的，勃兰登设计了3800多个线圈，重量达到30吨。使用这门大炮需要3千伏、600千安的直流电源。当时的技术条件根本不可能提供这种直流电源，因此该炮最后被废弃，炮上所用的大量铜丝在后来的战争中被作为重要战略物资回收。 1970年，德国科隆大学的哈布和齐尔曼用单机磁线圈将一个1.3克的金属圆环加速到490米/秒，这一成果迅速引起世界范围内的高度重视。1976年，苏联科学家本达列托夫和伊凡诺夫宣布已将1.5克的圆环加速到4900米/秒。20世纪80年代，美国太空总署（NASA）桑地亚中心一直在进行电磁线圈炮的概念性研发工作，他们曾尝试修建一个长700米、仰角30度、口径500毫米、采用12级、每级3000个电磁线圈的巨炮，可以将2吨重的火箭加速到4000~5000米/秒，推送到200千米以上的高度。NASA预计使用这个系统发射小型卫星或者为未来兴建大型近地空间站提供廉价的物资运送方式，其发射成本只有火箭的1/2000。在早期概念性研究阶段，NASA发展了一系列解决瞬间能源的技术方案，这些都成为电磁弹射的技术基础。美国EMALS中的线性同步电动机采用了单机驱动的方式，只是用一台直线电机直接驱动，和以前的双气缸蒸汽弹射并联输出不同。线性电动机长95.36米，末段有7.6米的减速缓冲区，整个弹射器长103米。弹射器中心的动子滑动组，由190块环形的第三代超级稀土钕铁硼永磁体构成，每一块永磁体间有细密的钛合金制造的承力骨架和散热器管路，中心布置有强力散热器。虽然滑组在工作中其本身只有电感涡流和磁涡流效益产生不多的热量，但是其位置处于中心地带，散热条件不好，且永磁体对温度敏感，高过一定温度就会失效。滑组和定子线圈间保持均匀的6.35毫米间隙，相互间不发生摩擦，依靠滑车和滑车轨道之间的滑轮保持这个间隙不变。滑动组上因为没有需要使用电的装置，所以结构比较简单，且无摩擦设备，需要检修和维修的工作量极少。弹射中，每一块定子磁体将只承受2.7千克/平方厘米的应力。由于滑动组采用了固定的高磁永磁体，所以定子被设计成电磁，形状为马鞍形，左右将滑动组包围，上部有和标准蒸汽弹射器相同大小的35.6毫米的开缝。定子采用模块化设计，共有298个模块，分为左右两组，每个模块由宽640毫米、高686毫米、厚76毫米的片状子模块构成。一个模块上有24个槽，每个槽用3相6线圈重叠绕制而成，这样每一个模块就有8个极，磁极距为80毫米。槽间采用高绝缘的G10材料制成，每个槽都用环氧树脂浇铸，将其粘接成一个无槽的整体模块。通过数字化定位的霍尔元件，定子模块感应滑车上的磁强度信号，当滑车接近时，模块被充电，离开后断开，这样不需要对整个路径上的线圈充电，可以大大节省能源。每一个模块的阻抗很小，只有0.67毫欧，它的设计效率为70%，一次弹射中消耗在定子中的能量有13.3兆瓦，铜线圈的温度会被迅速加热到118.2℃，加之受环境温度影响，这一温度可能会高达155℃。这将超过滑车永磁体的极限推辞温度，因此需要强制冷却，目前的冷却方案是定子模块间采用铝制冷却板，板上有细小的不锈钢冷却管，可以在弹射器循环弹射的45秒重复时间内将线圈温度从155℃降低到75℃。线性电动机的末段是反相段，通过电流反相就能让滑组减速并停下来，同时自动恢复到起始位置。 从电磁线圈炮的发展历史来看，阻碍电磁弹射器的现实化并不是线性电机本身，而是强大而稳定的瞬发能源。美国航母上采用20世纪90年NASA为电磁炮、激光武器发展的惯性储能装置研制而来的盘式交流发电机。新设计的盘式交流发电机重约8.7吨，如果不算附加的安全壳体设备，其重量只有6.9吨。盘式交流发电机的转子绕水平轴旋转，重约5177千克，使用镍铬铁的铸件经热处理而成，上面用镍镉钛合金箍固定2对扇形轴心磁场的钕铁硼永磁体。镍镉钛合金箍具有很大的弹性预应力，可确保固定高速旋转中的磁体。转子旋转速度为6400转/分，一个转子可存储121兆焦的能量，储能密度比蒸汽弹射器的储气罐高一倍多。一部弹射器由4台盘式交流发电机供电，安装时一般采用成对布置，转子反向旋转，可减少因高速旋转飞轮带来的陀螺效应和单项扭矩。弹射一次仅使用每台发电机所储备能量的22.5%，飞轮转盘的转动速度从6400转/分下降到5200转/分，能量消耗可以在弹射循环的45秒间歇中从主动力输出中获得补充。四蓄能发电机结构允许弹射器在其中一台发电机没有工作的情况下正常使用。由于航母装备4部弹射器，每两部弹射器的动力组会安装到一起，集中管理并允许其动力交联，因而出现6台以上发动机故障而影响弹射的事故每300年才会重复一次。盘式交流发电机采用双定子设计，分别处于盘的两侧，每一个定子由280个线圈绕组的放射性槽构成，槽间是支撑结构和液体冷却板。采用双定子结构，每台发电机的输出电源是6相的，最大输出电压1700伏，峰值电流高达6400安，输出的匹配载荷为8.16万千瓦，输出为2133～1735赫兹的变频交流电。盘式储能交流发电机的设计效率为89.3%，这已经通过缩比模型进行了验证，也就是说每一次弹射将会有127千瓦的能量以热量形式消耗掉。发电机定子线圈的电阻仅有8.6毫欧，这么大的功率会迅速将定子线圈加温数网络，所以设计了定子强制冷却。冷却板布置在定子的外侧，铸铝板上安装不锈钢管，内充WEG混和液，采用流量为151升/分的泵强制散热。根据1/2模型测试可知，上述设计可以保证45秒循环内铜芯温度稳定在84℃，冷却板表面温度61℃。 真正最为关键、技术难度最大的部件是高功率循环变频器。这个技术是电磁弹射器的真正技术瓶颈。EMALS现在正处于关键性部件工程验证阶段，循环变频器仅仅是完成了计算机模拟，还没有开始发展工程样机。从设计上看，循环变频器是通过串联或者并联多路桥式电路来获得叠加和控制功率输出的，它不使用开关和串联电容器，省略了电流分享电抗器，实现了完全数字化管理的无电弧电能源变频管理输出。其每一相的输出能力为0～1520伏，峰值电流6400安，可变化频率为0～4.644赫兹。循环变频器设计非常复杂，它不仅需要将4台交流发电机的24相输入电能准确地将正确的相位输入到正确的模块端口，还必须准确的管理298个直线电机的电磁模块，在滑块组运行到来前0.35秒内让电磁体充电，而在滑组经过后0.2秒之内停止送电并将电能输送到下一个模块。循环变频器工作时间虽然不长，每次弹射仅需工作10～15秒，但热耗散非常大，一组循环变频器需要528千瓦的冷却功率，冷却剂是去离子水，流量高达1363升/分，注入温度35℃的情况下可确保系统温度低于84℃。目前，美国对这一核心部件的保密工作非常重视，除了基本原理外，几乎没有任何的模型结构、工程图片披露。2003年，美国海军和通用电气公司签订合同，要求花费7年时间完成这一部件的实体工作。 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。从设计和工程实现的关键性部件的性能来看，成功地按时间表投入使用的可能性非常大。目前的主要技术问题出在线形同步电机上，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。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。电磁弹射器功率巨大，其磁场强度也非常可怕，现代战斗机上复杂的电磁设备都非常敏感，容易受到干扰，因此需要特别加强电磁弹射系统的磁屏蔽工作。由于弹射器的磁体是开槽形的，和蒸汽弹射器的蒸汽泄露一样会有很强的磁泄露，所以目前设计了复杂的磁封闭条，在离飞行甲板15厘米的高度就能将磁场强度降低到正常环境的水准。相关的电磁干扰和兼容性问题将在2012年进行专门的适应性试验。 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。

㈩ 航母电磁弹射器的强迫储能装置的原理是什么

强迫储能装置就是相当于蒸汽弹射器的储汽罐，锅炉里的蒸汽将近1分钟时间才能把储汽罐里的蒸汽储存到可以弹射战机的能量，相同的是，电磁弹射器的强迫储能装置也需要将1分钟的时间才能储存到可以弹射战机。储存的能量可以达到140兆焦以上，充电功率可达4兆瓦（1兆瓦等于1000千瓦）以上。是靠的飞轮来储能。只有了解飞轮电池的人可能更容易理解电磁弹射器的储能装置的原理，事实上，无论哪种蓄电池，储存能量都很有限，电动汽车能跑200公里以上的都是奇迹啦，更何况在弹射飞机是大电流更会对蓄电池造成很大的损坏，而且蓄电池寿命也不理想，航母上经常换电池可不是开玩笑的。电容器当然可以大电流充放，寿命也很长，但是短路会爆炸，储存的电量更是少得可怜。而飞轮电池可以让汽车行驶600公里以上，跟加汽油的差不多。而且飞轮完全不用考虑大电流充放影响，由于润滑系统具有可更换性，寿命根本无需担心，只要将飞轮加到一定速度，储能就完成了。因此也称惯性飞轮强迫储能装置。

飞轮强迫储能装置是什么组成的其实很简单，跟飞轮电池在结构上也差不多，主要由飞轮、电机及其他附件组成。东西虽简单，但是性能和制造出来却并不简单。首先，飞轮就不同，航母上飞轮其实并不重，但是由于其极高的转速，使其储存了巨大的能量，如此巨大的转速会产生强大的离心力，普通材料是无法承受的，而且其加工精度达到了钟表级别，为什么需要这么高的精度呢？因为飞轮从低速加速到高速时，如果在轴向或者径向存在哪怕是一点的误差，就会产生破坏性的震荡，从而使轴承温度骤增，甚至发生破坏的危险，当然，日常的设备几乎没有这么高速的，也无需这么高的精度。另外，飞机弹射时间不过2秒钟，但是却使其速度下降达到70%，强大的扭矩力对飞轮等也是很大的破坏力。飞轮和电机是通过连轴器联接起来的，因此电机也和飞轮同速旋转，虽然电机的转子直径远小于飞轮的直径，从是由于其具有与飞轮同样的转速，产生的离心力仍不可小视，而且转子自重也不轻，而且转子中还有线圈。与轴相接触的还有测速装置，当然它不是象电机一样与飞轮一样转速，它只是一个磁感应装置，轴上的永磁体在旋转时，与它接触（实际上不接触）的线圈即感应产生电压，并以此测定速度。由于飞轮重量是固定的，知道了速度，也就知道了其储存的能量了。

强迫储能装置的电机，它是发电机还是电动机呢？其实它既是发电机，也是电动机。强迫储能装置的电机，结构上跟绕线式电机很相似，它也有滑环，也有引出端子，也有短接环。它是如何工作的呢？首先，它在储能的时候是电动机，原理上相同于三相导步电动机的变频启动或加速（控制装备以后再谈），转子短接。而在驱动电磁弹射器的直线电机时，它又变成发电机，转子不再短接，而是串接入直流电源，切记，直充电流是变化的，而不是恒定的。弹射战机不过2秒钟，但是飞轮转速却下降达70%，然而弹射战机功率却是在增加的，也就是说，从始端到末端，功率一直在增加，因为电磁弹射器其实是加速度作功，而不是恒功率做功，但是飞轮的速度却在下降显然，转子的励磁电流是关键，也同时说明，励磁电流是个增加变化过程。事实上，在弹射战机的2秒钟，通过励磁电流的调节，定子输出电压从3KV增加到14KV，电流也从零增加到几万安培！可见电磁弹射器确实可以称得上是一个冲击性负荷。当然，励磁电流的调节和控制是由自动化装置控制的，它与大功率可控硅设备及电磁弹射是一体化的，首先，弹射什么样的战机、挂载、油料、风速及航母的航母、风向等这些参数输入后，通过处理中心计算出该如何设置励磁电流的调节，当然这些看起来复杂，但是都有电脑工作了，人是感觉不到的。

望采纳！！