福建舰电磁弹射五代机WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91coffee%20tea%20set！连美国航母都做不到，到底有多厉害？
9月22日，福建我国海军宣布，舰电机连歼-15T、磁弹WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91coffee%20tea%20set歼-35和空警-600三型舰载机，射代已于此前成功完成在福建舰上的美国首次弹射起飞和着舰训练。
这标志着福建舰具备了电磁弹射和回收能力，航母能让舰载机在装满油挂满弹的都做到底情况下短距起飞、快速出动，有多作战半径与效率得到极大拓展。厉害
让我们先为后半段鼓掌欢呼！福建
然后回到前半段：电磁弹射是舰电机连啥东西？为啥这么厉害啊？
飞机越来越重，起飞越来越难
航母是磁弹搭载舰载机的军舰，相当于海上的射代移动机场。
我们都知道，美国飞机起飞前需要先滑行加速一阵才能上天，航母早期的舰载机也是如此。那时的舰载机功能简单、结构简单、重量也轻，一百多米甚至几十米的甲板已经够它滑行加速起飞了。
但随着战争需求的变化，舰载机不断升级，重量也从几吨变成了几十吨，WhatsApp%E3%80%90+86%2015855158769%E3%80%91coffee%20tea%20set短短几百米的跑道就不够起飞用了。
于是人们想了很多办法，比如让甲板头部上扬、让航母在起飞时逆风行驶等等。
如今，效果最好并被广泛接受的方法是蒸汽弹射：把蒸汽压力转换成对飞机的推力，把飞机高速地弹飞出去。
听起来简单有效，实际上这套弹射系统真的很庞大，包括起飞系统、蒸汽系统、归位系统、液压系统等等，光是储存蒸汽的压力罐就有60000万升左右，这对于寸土寸金的海上机场来说确实太占地方、也太占用维护精力了。
![一种蒸汽弹射系统的示意图，不用细看，感受就行丨Cascallana J G. Thermodynamic analysis of the C-13-1 steam catapult for aircraft launching from an aircraft carrier[J]. Técnica Industrial, 2023, 335: 54-67.](https://pub-point.hizh.cn/images/202509/27/68d75a551235d5568f330602.jpeg "一种蒸汽弹射系统的示意图，不用细看，感受就行丨Cascallana J G. Thermodynamic analysis of the C-13-1 steam catapult for aircraft launching from an aircraft carrier[J]. Técnica Industrial, 2023, 335: 54-67.")
而且蒸汽弹射还有个要命的地方，那就是效率低。如果遇到紧急情况需要立刻弹射多架舰载机，需要先烧水等蒸汽，弹完几架蒸汽就不太够了，得再烧水等蒸汽蓄满，这样一来舰载机的出动速度就被拖慢了。
除此以外，蒸汽弹射还有弹射力不够精确的问题，毕竟蒸汽量多一点少一点很难完全把控，要是赶上舰载机更新换代，弹射系统可能就不那么适配了。
那弹射舰载机，可不可以用更轻盈、更快捷、更精准的电来实现呢？
用电？说来容易，做起来太难
用电来产生动力，听起来很简单，只需要按一个开关，电动机启动，豆浆机、电风扇、电动车就能开始运转。
但这事儿放在航母弹飞机上，事情就没那么简单了。
先说弹射部分。
电磁弹射，用电代替蒸汽把飞机弹出去，本质上是一种特殊的电动机。回忆一下中学物理，里面讲到电动机最基本的结构，是有个能转动的转子，还有个不转动的定子。通电后，转子在定子产生的电磁力作用下旋转，就把电能转换成了机械能。
如果把定子和转子展开、铺平，转子的运动轨迹就会从旋转变成沿着定子直线运动。把转子挂在飞机上，这就是航母电磁弹射系统的弹射部分。
真正难倒全世界的，是弹射系统背后的电力系统，甚至可以说是整个舰船的电力系统。
第一个问题就是供电。
与接通了电网的家用电器不同，航母弹射舰载机的电、乃至整艘航母的用电，都得靠自己来。我国的福建舰有四台汽轮机供电，总功率为190兆瓦，但一次弹射就需要60兆瓦到100兆瓦，相当于几千个家庭同时用电的总和。
不慌，可以提前多发电嘛，把这些电存起来等弹射的时候用。
那就遇到了第二个问题，存起来的电，能瞬间释放吗？
电磁弹射需要在几毫秒内达到接近100兆瓦的功率并持续两三秒，才能让30多吨的飞机在3秒内加速到时速280公里，这对储能装置的快速放电能力有很高的要求。
有多高呢？因为充电和放电的速度上限是一样的，我们可以类比一下之前火热的比亚迪兆瓦闪充，其最高充电倍率达到了10C?*，也就是6分钟能做到完全充满电。而电磁弹射需要的充放电速度，要比它还要快5到10倍才行，这种技术要是放到电动汽车上，只需要一分钟就可以充满电。*充电倍率（C-rate）是指电池在规定时间内充放其额定容量时所需要的电流大小的比率，通常以字母C表示。
光保障弹射系统用电不行啊，航母上其他地方也要用电呢！
这就需要把一整套电力系统搬到船上去，而它的用电量又几乎和一个小县城相当，这项技术可就不是一般人能做到的了。要知道，二战时期保时捷光是把一套电力系统搬到坦克上，都是废了九牛二虎之力而没有成功。
这些难题堆在一起，使世界上目前只有中国和美国掌握了制造电磁弹射系统的技术。
我国的电磁弹射，真有点东西
航母的电磁弹射技术并不是很新的东西，早在2013年美国就把它装在了福特级核动力航母上。
但我们这几天试验成功的电磁弹射系统和美国技术相比，还是有后来者居上的气势：
从可靠性上来看，我国的电磁弹射系统经历4000多次试验均无意外，远高于美国平均240次弹射就发生故障的水平；
从能耗上来看，我国用功率较小的常规动力就实现了大功率核动力航母才能办到的事，打破了人们的固有认知。
其中原因有很多，不展开说了，但有一点创新值得拿出来细细聊聊。
电力系统该用直流还是交流，100多年前就在争论，最终交流电因为在当时技术条件下方便升压、可以远距离输电这一巨大优势取胜，成为了全球电力系统的主流。
不过直流电也只是输在了这一点上，直流电的效率、响应速度、可靠性、电能质量、输出稳定性等优势，是交流电难以比拟的。
美国由于先发原因，受到了直流技术不成熟的限制，尾大不掉，在交流系统上越走越远；而我国则有一定的后发优势，在电磁弹射技术（或者说大功率船电系统）上，另辟蹊径地采用了中压直流综合电力系统，从根本上占据了独特的优势。
舍弃交流电、采用直流电，不仅是对传统理念的突破，更是我们漫长的、繁多的科技创新孕育出的结果，这背后是发电机、大功率电力电子器件、直流断路器、超高功率储能等等技术的发展和领先。
电磁弹射之后的故事
航母实现电磁弹射，意味着我们的航母能更快更稳地出动不同的机型，使航母的作战能力和范围得到明显的提升。
但意义不仅于此。
电磁弹射技术中诞生的中压直流电力系统，也有望用在我们的电磁炮、高功率激光武器、相控阵雷达这些“电老虎”上，使体积较小的舰船、装甲车上也能装备；而在民用领域，新技术则可以更好地提高微电网新能源占比，也为电器、汽车瞬间充电提供了技术基础，再也不用等待充电的未来，你能想象吗？
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