原創 行者奔哥 行者吳江
前不久，網路上流傳的照片顯示，披著迷人海水顏色的「福建」號航母上演了一幕精彩紛呈的技術展示——一輛被網友戲稱為「小紅車」的配重測試車在電磁彈射器的助力下，從飛行甲板上沖入波濤洶湧的大海。這意味著什麼？它代表中國航母的電磁彈射技術已經站在了世界的前沿，向海洋深處穩健邁出了堅實的步伐。
從遼寧號、山東號的滑躍起降型到福建號的電磁彈射，中國的航母發展實現了跨越式的飛躍。我們沒有停留在既有的蒸汽彈射技術上，而是直接基於零的突破，開啟了屬於中國的電磁彈射時代。
航母艦載機的彈射方式一般分為滑躍式、蒸汽式和電磁彈射式三種。
滑躍式航母的設計理念較為簡單，主要依賴飛機的推力和甲板的傾斜角度讓飛機起飛。這種設計使得滑躍式航母的製造和維護成本相對較低，但飛機的起飛重量和載荷受到了限制。彈射式航母則使用彈射裝置，如蒸汽彈射器或電磁彈射器，給予飛機額外的加速度以完成起飛。這種設計使得飛機可以攜帶更大的載荷起飛，但航母的製造和維護成本相對較高。
彈射式航母要比滑躍式航母「厲害」的多，因為彈射式航母艦載機出動速度快，效率高，載機數量多等優勢，幾乎可以「碾壓」滑躍式航母，滑躍這種起飛方式也成了「落後」和「簡陋」的代名詞。而彈射式又主要分為蒸汽式和電磁式兩大類。以蒸汽彈射器為例，它的氣缸缸體需要頻繁抵抗高溫、高壓蒸汽的侵蝕，加上其頻繁運動的機構，在材料選擇、加工工藝、載荷等方面都極大的考驗一個國家的工業底蘊和技術積累，整個研發周期可能需要持續幾年到十幾年的時間。蒸汽式彈射由於弊端較多，目前美國最先進的航母已經開始採用電磁式彈射了！
電磁彈射技術是一種新興的直線推進技術，適宜於短行程發射大載荷，在軍事、民用和工業領域具有廣泛應用前景。電磁彈射就是採用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動，其實就是電磁炮的一種形式。過去常採用的彈射有機械彈射，如彈簧、皮筋等。能量彈射如：子彈（利用火藥瞬間爆發能量）、磁懸浮列車等。電磁彈射器相比蒸汽彈射器區別在於不需要蒸汽來驅動活塞而是用電來驅動。
70年代以後，超大功率脈衝技術和電子技術的飛速發展使電磁發射技術有了重大突破:1978年澳大利亞的馬歇爾等人用SSOMJ的單極發電機作為電源和採用等離子體電樞在5m長的導軌炮上把3g重的聚碳酸脂彈丸加速到了5.9km/s的初速度。這個具有劃時代意義的研究成果證明了用電磁力可以把較重的彈丸推進到高速的可能性。1988年美國海軍與卡曼航空航天公司曾計劃聯合研製航母艦載電磁彈射器模型,指標是在3s的加速時間內,把重達36 T的全載F - 14戰機加速到150節。2013年10月11日，全球第一艘裝備電磁彈射器的美軍福特號航母下水。這艘被美國人給予厚望的福特號航母，光研發費用就搞到30億美元，然後每個彈射器費用1.5億美元。
但福特號航母列裝美國海軍後，問題不斷。2023年3月11日，美海軍學會網站上發布了一篇《海軍最新的航母傑拉爾德·R·福特號面臨最嚴峻的考驗》事無巨細的介紹了福特號航母入役以來的重大事項，意外暴露出航母的多項先進設備中，只有升降機沒有問題，其他幾項都存在或曾有過嚴重問題！其中故障率最高的當屬電磁彈射！USNI給出的資料是在最新的測試報告中，平均614個彈射周期就會有一次失敗，遠高於此前定下的4166個周期一次故障的水平。其中最嚴重的一次發生在2020年6月8日，USNI News（美國海軍研究學會新聞網）報道稱，6月2日福特號航母的電磁彈射系統出現嚴重故障，導致航母在5天內無法彈射飛機，一直到6月7日才恢復正常。儘管在2020年6月2日那次故障後再沒有發生4條彈射器同時癱瘓5天的壯觀場面，但這個彈射故障率仍然無法滿足要求，並且還達不到尼米茲級的12小時內彈射120架次的要求。2019年5月28日，美國總統特朗普當天在日本橫須賀基地向美軍士兵發表講話時表示，他計劃為美軍航母訂購傳統的蒸汽彈射裝置，用於替換在戰時可能發生故障的新型電磁彈射系統。這番話無疑是一個重磅炸彈，把美國媒體引爆了。
我們這次小試成功，無疑是對美國福特號巨大挑戰！
這裡，我們要特別感謝中國的馬偉明院士！馬偉明，1960年4月6日出生於江蘇省鎮江市揚中市，電氣工程領域專家，中國工程院院士，中國人民解放軍海軍工程大學教授、艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室主任。馬偉明院士主要從事艦船能源與動力、電磁能武器裝備以及新能源技術方面的研究。
馬偉明院士瞄準國際科技發展前沿和武器裝備發展需求，帶領科研創新團隊在「艦船能源與動力」、「電磁發射技術」和「新能源接入技術」等領域開展了一系列應用基礎理論研究、關鍵技術攻關和重大裝備研製，取得了一批具有革命性意義的原創性成果，引領了艦船綜合電力和電磁發射兩大顛覆性技術的發展，推進了軍民通用新能源技術領域的進步。
航母電磁彈射系統的設計和製造。電磁彈射系統需要在100米長的軌道上將衛星加速到8千米/秒左右的速度，這需要極高的加速度、能量儲備和控制能力，以及考慮大氣阻力、熱障防護和火箭推進等因素。電磁彈射系統還需要具備發射控制、直線電機驅動、直線加速軌道等功能，以保證其可靠性和精確性。這裡特別提到的儲能系統需要用到高比能脈衝電容，原來只能依靠進口，現在久信科技成功解決了該問題，不僅可以實現軍工領域應用，還可以用到高鐵、高壓柔直輸電等領域了！
馬院士團隊還解決了臨近空間電磁發射衛星技術！臨近空間電磁發射衛星是一種具有巨大潛力和前景的發射技術，它可以降低衛星發射成本和難度，提高衛星發射效率和靈活性，為中國的航天事業開闢新的空間。這項技術也體現了中國科學家在電磁發射領域的創新精神和開拓思維，標誌著我國在電磁發射領域更上一層樓。臨近空間電磁彈射系統在飛艇系統下方布置一個100米長的直線加速軌道，並利用直線電機驅動系統為其提供脈衝能量。當需要發射衛星時，電磁彈射系統將衛星放置在軌道上，並通過控制脈衝能量變換來產生變化的磁場，使衛星受到洛倫茲力的作用而加速運動。在100米長的軌道上，衛星需要被加速到8千米/秒左右的速度，才能進入近地軌道空間。
每一項科研成果的取得，都離不開像馬偉明院士這樣默默貢獻的偉大科學家，也離不開千千萬萬默默奉獻的廣大科技工作者。正是因為他們的研究成果，才使得我們能夠在較短時間追上美國最先進的技術，才使得我們國防有了不受外敵欺負的前提下進行經濟建設！為馬院士等一眾科學家們點贊！
