看看国产电磁弹射系统是如何发展的：看看国产电磁弹射系统是如何发展的
看看国产电磁弹射系统是如何发展的：看看国产电磁弹射系统是如何发展的福建舰命名下水仪式值得一提的是，这艘弹射型航母在最初的“048工程”规划纲要（即《中国航空母舰发展纲要》）中，原本位列于续建的“瓦良格”号（即“辽宁”舰）之后，为我国第二艘航母，但海军为了稳妥，决定以现有成熟技术加建一艘航母（即“山东”舰），弹射型航母便自然向后顺延为我国的第三艘航母。时间来到2016年下半年，电磁弹射系统已在位于渤海湾畔的舰载机综合试验训练基地完成多次弹射试验，由于该基地还配备了蒸汽弹射系统，不少部队领导和科研干部难免会将这两种弹射系统的数据进行对比，并在对比中直观感受到电磁弹射系统的巨大优势。也正因如此，他们中的一些人认为国产弹射型航母改用电磁弹射系统更能提升战斗力，便向军委高层提交了国产弹射型航母改用电磁弹射系统的建议。为验证哪种弹射器更适合003航母，我国将两种弹射装置放一起进行比较2016年12月，军委决定推迟国产弹射型航母的开工日期，将电磁弹射系统与蒸汽弹射系统
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坎坷上舰路
2015年6月5日，美国海军和纽波特纽斯船厂在已下水一年多的“福特”级航母首舰“福特”号（CVN-78）上成功完成了使用电磁弹射器（EMALS）弹射超过36吨的轮式钢制道具车的测试，这标志着该型电磁弹射器首次在“福特”级航母上成功弹射物品。此次具有历史性意义的测试不仅振奋了美国科研人员，也让我国一些部队领导和科研干部更加坚定了“要提议将国产弹射型航母改用电磁弹射系统”的想法。
2015年6月5日，美国在“福特”号上进行了电磁弹射器（EMALS）弹射试验
时间来到2016年下半年，电磁弹射系统已在位于渤海湾畔的舰载机综合试验训练基地完成多次弹射试验，由于该基地还配备了蒸汽弹射系统，不少部队领导和科研干部难免会将这两种弹射系统的数据进行对比，并在对比中直观感受到电磁弹射系统的巨大优势。也正因如此，他们中的一些人认为国产弹射型航母改用电磁弹射系统更能提升战斗力，便向军委高层提交了国产弹射型航母改用电磁弹射系统的建议。
为验证哪种弹射器更适合003航母，我国将两种弹射装置放一起进行比较
2016年12月，军委决定推迟国产弹射型航母的开工日期，将电磁弹射系统与蒸汽弹射系统进行综合对比，并指示中国舰船研究设计中心做好将弹射型航母设计图纸由蒸汽弹射方案改为电磁弹射方案的准备。2017年下半年，多次综合对比结果显示电磁弹射系统在各项指标上均优于蒸汽弹射系统，弹射型航母的设计图纸也于此后完成修改，并于不久后进入开工建造阶段。
值得一提的是，这艘弹射型航母在最初的“048工程”规划纲要（即《中国航空母舰发展纲要》）中，原本位列于续建的“瓦良格”号（即“辽宁”舰）之后，为我国第二艘航母，但海军为了稳妥，决定以现有成熟技术加建一艘航母（即“山东”舰），弹射型航母便自然向后顺延为我国的第三艘航母。
福建舰命名下水仪式
2022年6月17日上午，我国第三艘航空母舰下水命名仪式在江南造船厂举行，该航母被正式命名为“中国人民解放军海军福建舰”，舷号为“18”，未来将按计划开展系泊试验和航行试验。
电磁弹射器的原理
飞机电磁弹射系统主要由取能、储能、电力调节、能量分配、直线电机、弹射控制六大分系统组成，其整体设备质量通常为数十吨，发射轨道长度一般为百米以内，可在约2～3秒的弹射过程中将舰载机加速到足以起飞的速度，其相较蒸汽弹射而言具有结构更简单、适装性更好、质量和体积更小、弹射能力更强、弹射效率和能量利用率更高、推力更可精准控制、加速过程更为稳定、运营维护的时间和成本更低等优势，因此也被认为是未来弹射系统的发展方向。
我们以飞机电磁弹射系统的六大分系统为切入点，对飞机电磁弹射系统的原理进行概述。
”福特“级航母甲板上预留的安装电磁线圈和滑轨的凹槽
安装好的样子
一、取能分系统负责吸取航母电力系统提供的电能，而比起取能分系统本身，在各方面都更复杂的航母电力系统显然更值得分析。航母电力系统可分为与推进系统相互独立的传统电力系统以及与推进系统高度集成的综合电力系统，综合电力系统相较前者而言更为先进，因为其在结构和体积更为精简的同时，还能实现对电能更高效的转换和利用。
综合电力系统又可细分为中压交流和中压直流，相比于中压交流，中压直流具有多项优势，例如其部分设备更精简、运行方式更灵活、整体可靠性更高、传输功率密度更高、可承受的功率波动更高，因此中压直流也被广泛认为在技术上领先于中压交流。目前美国的福特级航母使用了中压交流方案，我国的马伟明团队则已研究更先进的中压直流方案，当然，日前举行下水命名仪式的国产弹射型航母福建舰究竟使用何种方案的电力系统，还待日后见分晓，在此不做过多描述。
二、储能分系统负责储存取能系统从航母电力系统吸取的电能，是飞机电磁弹射系统的直接电能来源。其需要在2次弹射的间隔时间内储存好取能系统从航母电力系统吸取的电能，并在弹射时将电能传输给电力调节分系统，这样的需求使该分系统必须拥有能量密度极高的储能方案，目前国际上的相关方案大致有飞轮日前储能和电容储能两种，我国对这两种方案均有研究，例如海军工程大学就曾研发过一种立式混合磁悬浮飞轮储能系统。国产弹射型航母福建舰具体采用何种储能方案暂时不得而知，但目前可以知道的是，我国某型储能装置已在测试中展示了其在短时间内储存较多电能的能力，如此高的储能效率足以使其及时补上前一次弹射造成的电能消耗，从而让电磁弹射系统持续弹射舰载机的能力得到提高。
“.福特”号上的F/A-18战斗机排队准备弹射起飞
三、电力调节分系统负责将储能分系统传输而来的电能变换为能够驱动直线电机分系统的变频变压的电能，这是由于储能分系统传输而来的电能不能很好地满足直接驱动直线电机分系统的需求。值得一提的是，在电子元器件飞速发展的今天，电力调节分系统需要面对的包括高压大电流的变频驱动在内的许多问题，已经有了一些更好的解决方案。
四、能量分配分系统负责连接电力调节分系统和直线电机分系统，堪称二者之间的桥梁。该分系统依托电缆、断路器等部件，在整个飞机电磁弹射系统中承担着重要的能量转运分配任务。
五、直线电机分系统负责被电力调节分系统经能量分配分系统传输来的变频变压电能所驱动，通过初级（充当导轨，相当于旋转电机的定子）和次级（充当滑块，相当于旋转电机的动子）的耦合产生电磁力，使次级在电磁力的作用下沿着初级做直线运动，实现电能到机械能的转换，从而让被固定在次级上的拖梭带动舰载机前起落架的牵引杆使其加速到足以起飞的速度。
六、弹射控制分系统负责在弹射过程中实时精确控制通入直线电机分系统的电流，以此精确控制弹射过程中的加速度和末速度。由于该分系统能根据舰载机大小和气象环境等参数调节出最合适的推力，所以无论是大型固定翼预警机还是小型无人机，都能由飞机电磁弹射系统实现弹射，且均能保持较为稳定的加速过程。正是由于该分系统对推力的精准控制，相比起一些蒸汽弹射系统在启动阶段能够达到的6G以上的加速度，电磁弹射系统在弹射过程中的最大加速度大概率低于3G，这能在最大程度上保护舰载机结构和飞行员的身体。
实际应用及启示
飞机电磁弹射系统作为一款面向未来战场的航母配套装备，其能力必然会在各种环境下得到实际应用，由于目前已经服役的装备电磁弹射系统的航母只有美国的“福特”号（CVN-78），已经下水的则还有“福特”级的2号舰“肯尼迪”号以及003型“福建”号。所以接下来便结合“福特”号的情况对电磁弹射系统的实际应用情况进行分析，并且总结电磁弹射系统在当前实际应用中带来的启示。
在实际应用中，飞机电磁弹射系统主要提高的是舰载机在单位时间内的出动率、每批次最大出动能力、最大出动能力等指标。以我国歼-15战斗机为例，在飞机电磁弹射系统的加持下，该型战机不仅能实现载油载弹量均有大幅提升的重载起飞，从而获得更大的作战半径和更强的火力投送能力，还能实现单位时间内的出动率的大幅提高，更能在同为电磁弹射起飞的固定翼预警机的辅助下获得更强的远距离态势感知能力。
从这个例子中可以粗略得出一个结论，那便是飞机电磁弹射系统在实际应用中能让舰载机战斗力得到跃升，进而提高航母战斗群的整体战斗力，采用电磁弹射系统的“福特”号的实际情况也证明了这个结论，该航母的每日起飞架次比采用蒸汽弹射系统的“尼米兹”级航母增加了25%。
当然，尽管美国电磁弹射器在纸面指标上相比蒸汽弹射器有显著提高，但在其实际应用中仍然出现了一些影响航母战斗力生成的技术问题，例如无法独立检修某条弹射器导致全系统运行能力有所降低，又例如运行维护的工作量和复杂程度远大于预期导致配套人员和空间必须扩增，弹射可靠性和弹射时舰载机的主结构应力负载不符合预期等问题更是不胜枚举。
“福特”号航母于2017年7月28日完成首次舰载机起降测试的喜悦还未持续多久，种种问题便接踵而来，直接导致了该航母电磁弹射器的可靠性降低，“福特”号航母在2019年11月到2020年9月之间的11次海上交付后试验中进行了3975次起降操作，但电磁弹射器却平均弹射181个架次便会发生一次故障，这显然达不到美国海军提出的平均弹射4166次才出现一次故障的要求，可见，这些问题直接给美国的电磁弹射系统的应用带来了新挑战，也同样为我国弹射型航母的飞机电磁弹射系统设计带来了启示。
关于美国电磁弹射器上述种种在当前实际应用中出现的问题，我国海军装备研究院早有总结，这些问题给同样将在航母上使用电磁弹射器的我国带来的启示也显而易见，那便是常测试、查问题、寻对策、促改进、提高操作人员水平、加强配套体系建设，毕竟只有尽早发现并解决问题才能有效避免后续出现更多问题，只有不断迭代改进才能有效改善系统整体的可靠性和实际应用情况。
