現(xiàn)代物理學導論論文電磁彈射器

現(xiàn)代物理學導論論文電磁彈射器第1頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月航母一般長200~300米，艦載機從彈射器上彈射起飛，起飛距離僅幾十米，而正常情況下需要幾百米的機場跑道。因此，重型飛機要想從航空母艦上起飛，必須有彈射器。在飛機起飛前，由位持器鋼圈把尾部扣在一個堅固點上，飛機前輪附近的牽引桿垂落到一個“滑梭”內(nèi)，滑梭以掛鉤鉤住飛機。飛機起飛時開足馬力，但被位持器扣住。彈射器一啟動，飛機引擎的動力加上蒸汽壓力，使鋼圈斷開，飛機前沖，在45米距離內(nèi)達到時速250千米。艦載機從彈射器上彈射起飛第2頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月目前的世界航母上彈射器均是蒸汽彈射器這種彈射器是目前在役航母使用的彈射器。美國的蒸汽彈射器長76.3米，每分鐘可以彈射2架艦載機。如果把一輛重2噸的吉普車從艦首彈射，可以將其拋到2.4公里以外的海面，可見其功率之大。

第3頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月但蒸汽彈射器工作時要消耗大量蒸汽，如果以最小間隔進行彈射，就需要消耗航母鍋爐20%的蒸汽?，F(xiàn)在，美國正在研制新型的電磁彈射器彈射器的基本原理繁雜保養(yǎng)的蒸汽彈射器第4頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2011年5月16日在新澤西州萊克赫斯特海軍航空工程站，1架F/A-18E“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機準備由電磁發(fā)射和回收系統(tǒng)進行彈射試驗獲得成功。電磁發(fā)射和回收系統(tǒng)是為“福特”級航空母艦設(shè)計的一種艦載彈射系統(tǒng)。

萊克赫斯特海軍航空工程站，艦載機首次準備從陸地上的試驗電磁彈射器上彈射起飛第5頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月前言電磁彈射器是航空母艦上的一種艦載機起飛裝置,是一種正在研究中的下一代飛機彈射裝置，與傳統(tǒng)的蒸汽式彈射器相比，電磁彈射具有容積小、對艦上輔助系統(tǒng)要求低、效率高、重量輕、運行和維護費用低廉的好處。第6頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電磁彈射器組成第7頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電源裝置電磁彈射器用的是直流電源，而且在電磁彈射器工作時是負荷沖擊性非常大。雖然有了儲能裝置，但由于要求彈射器在很短時間內(nèi)起飛更多架次的飛機，所以對電磁彈射器的電源容量要求也比較大，一般容量在5~8萬KVA左右（但輸出電壓卻不高）。第8頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月這么大的功率的交流發(fā)電機當然不是問題，但如果是直流發(fā)電機則必須是無刷穩(wěn)流直流發(fā)電機，否則滑環(huán)的強大電流會灼傷換向器。電磁彈射器的部件第9頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月2、力量儲能裝置力量儲能裝置是電磁彈射器的核心部件，它不僅緩解了發(fā)電機的壓力，同時在彈射器不工作時吸收發(fā)電機的能量，使發(fā)電機幾乎不受沖擊性負荷的影響。電磁彈射器的導軌槽部件第10頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月力量儲能裝置原理不復雜，但實施起來很麻煩。

在彈射器工作時，在發(fā)電機看來是接近短路的電流會產(chǎn)生強大的制動力阻止發(fā)電機繼續(xù)運行，電動機將無能力拖動，但此時由自由轉(zhuǎn)子強大的儲能強制拖動直流發(fā)

電機運行，從而完成沖擊性負荷過程。自由轉(zhuǎn)子會因此速度降低，但起動結(jié)束后電動機會在發(fā)電機沒有負荷下把自由轉(zhuǎn)子拖動到一定的速度，從而完成儲能。電磁彈射器的彈射部件第11頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3、導軌

需要指出，電磁彈射器的導軌與電磁軌道炮的差異很大，也比其復雜的多。電磁彈射器的導軌共有4個，每跟導軌都非常長（200米以上），安裝在起飛甲板的下面。并且每跟導軌內(nèi)部均有超導體與其熔接。蒸汽彈射器上的艦載機第12頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月在起飛前，飛機牽引桿伸出至上下導軌之間，飛機發(fā)動機起動并開如運行，但約一秒鐘時彈射器通電，強大的電流從導軌經(jīng)飛機牽引桿后再流回另一對導軌并形成回路，牽引桿在強大的電磁力下被推動運行到高速后電流被強制截止，牽引桿將不再受力，但在飛機發(fā)動機的推力下達到起飛速度。飛機牽引桿第13頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月4、脈沖發(fā)生器以上過程實際上是脈沖發(fā)生器完成的。電磁彈射器無需鋼棍擋住，在飛機起飛時電磁彈射器同步通電，但電流是逐漸增加起來，而且在起飛末段將電流截止。生產(chǎn)中的電磁彈射器的導軌槽第14頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電磁彈射器的優(yōu)點第15頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月1、首先是加速均勻、力量可控。電磁彈射器的推力啟動段沒有蒸汽那種突發(fā)爆炸性的沖擊，峰值過載從6g可以降低到3g，這不僅對飛機結(jié)構(gòu)和壽命有著巨大的好處，對飛行員的身體承受能力也是一個不錯的改善。2、電磁彈射的加速和彈射器的長度沒有關(guān)系。除了受到氣動阻力和摩擦阻力外，彈射初段到末段的基本加速度不會出現(xiàn)太大的波動，這就比蒸汽彈射的逐步下降來得更有效率。根據(jù)計算，平均加速度一樣時，電磁彈射器可以比蒸汽彈射擊讓飛機多載重8%~15%。第16頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電磁彈射器具有很大的能量輸出調(diào)節(jié)范圍。電磁彈射的功率輸出是由電路系統(tǒng)控制的，從大功率民用變電的經(jīng)驗可知1：100以內(nèi)的變化是相當容易的。4、對航母的設(shè)計是和海軍操作人員來說，電磁彈射器是一個大福音，它不僅將機庫甲板的占用面積縮減到原來的1/3，而且重量還輕了一半。第17頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月三、最新的研究成果第18頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月到目前為止，美國在海軍航母電磁彈射器上花費了28年的時間和32億美金的經(jīng)費，預計將在2014年服役的CVN－78航母上正式使用這一設(shè)備。想象中的CVN－78“福特”號航母第19頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月目前的主要技術(shù)問題：在線形同步電機上。18米所必模型所顯示的效率僅為58%，而50米1/2模型顯示的效率僅有63.2%，這證明能量利用率還不足，功率也成倍增加，以目前的設(shè)計是不能完成散熱需求的。陸上測試的電磁彈射器的導軌第20頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月另外一個問題在于軍用系統(tǒng)的防火要求：永磁體對溫度比較敏感，存在退磁臨界溫度，一般在100～200℃之間，航母的火工品較多，火災事故并不罕見，如何保證磁體的磁強度不受大的影響還是一個很棘手的問題。成功把艦載機從陸上實驗電磁彈射器彈射成功第21頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月四、中國的研究第22頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月中國在電磁彈射技術(shù)領(lǐng)域里一直處于理論研究和同步試驗研究驗證的小規(guī)模發(fā)展階段。在電磁彈射器方面，我國采用跟蹤研究體制，如果未來一些年內(nèi)中國要發(fā)展航空母艦，電磁彈射技術(shù)將會是其中的重點。生產(chǎn)中的電磁彈射器的導軌槽第23頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)束語在飛機發(fā)明后的不久就出現(xiàn)了水上飛機，各國海軍在使用水上飛機時候，為了讓艦只在不用停下來的情況下，艦艇能讓飛機在短時間內(nèi)升空。各國開始開發(fā)助飛裝置，這種裝置最早是裝備在大型水面艦只上的水上飛機彈射器.結(jié)構(gòu)上有落重式，飛輪式，火箭助推式，液壓式和氣壓式多種。

生產(chǎn)中的電磁彈射器的導軌槽第24頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月目前，因為蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)很復雜，而且目前只有美國一家壟斷，所以技術(shù)非常保密

。但正因為現(xiàn)有的蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)復雜，重量大，最近美國才新研制電磁彈射器來取代它成為新一代航母的彈射器。

蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)法國航母上使用的是美制的蒸汽彈射器第25頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月美國預期電磁彈射器達到如下指標：起飛速度：28～103米/秒；最大牽引力和平均牽引力之比：1.07；最大彈射能量：122兆焦；最短起飛循環(huán)時間：45秒；重量：225噸；體積：425立方米；補充能源需求：6350千瓦。電磁彈射器結(jié)構(gòu)第26頁，課件共29頁，創(chuàng)作于2023年2月如今，中國潛艇的“心臟”-發(fā)動機總設(shè)計師馬偉明，1996年清華大學電機系畢業(yè)，中國工程院院士、海軍少將?，F(xiàn)主持航母艦載機電磁彈射器項目。武漢海軍工程大學電力電子技術(shù)應用研究所，不過，這個研究所只是參與單位之一。實際上有很多單位參加。接近完工的中國第一艘航母采用的是滑翹式起飛，并沒有使用彈射器。因此艦載機不能攜帶更多的彈藥和油料。第27頁，課件共29頁，創(chuàng)作于20