​航空母舰的电磁弹射技术有多难？全球只有2个国家完全掌握

航空母舰的电磁弹射技术有多难？全球只有2个国家完全掌握

6月17日上午，我国第三艘航空母舰下水命名仪式在中国船舶集团有限公司江南造船厂举行。

这是我第3艘航空母舰，也是第2艘国产航空母舰，同时也是我国第1艘采用电磁弹射的航空母舰，这对于提升我国海军实力，提升国家防卫水平是非常有帮助的。

而且福建舰的下水也标志着我国已经成为继美国之后第2个掌握电磁弹射航空母舰的国家。

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航空母舰目前已经成为一些主要大国的重要利器之一，而航空母舰通常有2种起飞模式。

第1种是滑跃起飞，这是比较传统的一种起飞方式，这种起飞方式的特点是舰首微微翘起，一般为12~15度角，能够帮助战机获得更好的升力。

但是采用滑跃式起飞，最大的弊端是飞机载重量比较小，这对于那些传统的战机还可以应付过来，但对一些先进的重型战机就不太适用。

为了解决这种弊端，人类又发明了第2种起飞方式，那就是弹射起飞。

相比于滑跃起飞而言，弹射起飞优势非常明显，比如战机装载量大大提高（可以把油加满了），战机起飞无需考虑风向等来起飞战机等等。

弹射起飞至今已经已经发明了很多年，只不过目前比较成熟的弹射起飞都是采用蒸汽弹射，目前欧美一些航空母舰都是采用这种蒸汽弹射方式。

但是蒸汽弹射劣势比较明显，一方面是蒸汽弹射占用面积比较大，这就降低了航母的利用空间；另一方面蒸汽弹射效率比较低，如果遇到紧急情况，想要一下子起飞很多飞机比较困难；再一个是蒸汽弹射的维护成本比较高昂，采用蒸汽弹射的航母，有很大一部分人力都是用来维护这弹射系统。

为了改变这种格局，美国率先发明了一种新的起飞模式，那就是电磁弹射。

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电磁弹射简单来说就是通过专业的设备将电能转化为动能，从而达到助力飞机起飞的目的。

相比于蒸汽弹射而言，电磁弹射有很多优势。

第1个优势、体积更小。

前面我们也提到了蒸汽弹射占用的面积比较大，这降低了航母的利用空间。

而电磁弹射的占用面积就比较小，只相当于蒸汽弹射面积的一半左右，这样就可以把更多的面积释放出来用于存放战机，从而提高航空母舰的整体战力。

第2个优势、飞机起飞重量更大。

相比滑跃式起飞方式，蒸汽弹射的起飞重量已经有了明显的提升，但跟蒸汽弹射相比，电磁弹射的起飞重量更高。

按照中美两国已经研发的技术，电磁弹射可以让35吨的战机以140节的速度离开航母，也可以让47吨重的战机以140节的速度离舰。

而且从理论上来说，电磁弹射最大起飞重量甚至可以达到70吨，如果这个起飞重量能够实现，这意味着未来5代战机就有可能列装在航母上，到时航母的战斗力将大幅提升。

第3个优势、维护成本低。

目前蒸汽弹射维护成本非常高昂，正常一个航母编队需要差不多500个人去维护蒸汽弹射系统，而采用电磁弹射系统至少可以减少30%的维护成本。

第4个优势、效率更高。

采用蒸汽弹射需要准备大量的蒸汽，因此飞机起飞的效率比较低，而采用电磁弹射，只要航母上的电力供应足够，就可以迅速恢复能量，这样可以提高飞机起飞的效率，比如同样一个时间段内，如果蒸汽弹射能够起飞8架飞机，那电磁弹射至少可以起飞10架以上。

第5个优势、精度高，可以起飞多种机型。

传统的蒸汽弹射因为能量不好控制，所以能够匹配的机型比较单一。

而采用电磁弹射技术，可以对电流进行精准调控，可以根据不同机型的重量输出不同的弹力。除了传统的舰载机之外，预警机、固定翼反潜巡逻机、专用电子战飞机、无人机都有可能装备在航空母舰上。

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正因为电磁弹射有很多优势，而且可以大幅提升航母的整体战斗力，所以一直以来有不少大国都在投入很大的力气进行研发。

但从目前全球各国的实际表现来看，真正能够应用在航母上的电磁弹射，目前只有中美两国。

其中美国在电磁弹射上的研发已经有二十几年的时间，他们也是最早将电磁弹射应用在航母上的国家。

2010年，美国使用电磁弹射装置成功起飞了一架F18，经过多次试验之后，最终美国将电磁弹射应用在“福特”级航母上，这是全球第1个采用电磁弹射的航母。

相比美国而言，我国对电磁弹射的研发时间是相对比较短，至今也只不过十几年的时间，至少比美国晚10年，但目前我国的电磁弹射技术跟美国其实已经不相上下。

我国的电磁弹射技术主要由海军工程大学海军工程大学教授、海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室主任马伟明院士团队负责。

2008年，我国研制成了首台电磁弹射原理机，到了2010年，关键储能设备 50MW/120MJ飞轮储能样机研制成功，随后又攻克了多项技术难题，最后终于研发出电磁弹射装置，其能量转化的效率还达到了90%以上，完全满足各种航母舰载机的正常起飞。

相当于我国前前后后用了差不多12年的时间就完成了美国二十几年时间才完成的技术突破，对我国这个技术成果，刚开始很多西方国家都觉得不太可信，直到我国开展电磁弹射陆地实验之后，他们才相信。

而且经过不断的改善，目前我国电磁弹射大有超过美国的趋势。

虽然美国已经将电磁弹射应用在福特级航母上，但实际上他们目前并没有形成真实的战斗力，目前还在进行各种调试当中。

福特级航母是在2017年下水，但由于电磁弹射及电磁拦阻存在的一系列可靠性问题，这几年一直处于排除故障的烦恼中。

根据美国海军2017年底得出的结论是，一艘配备电磁弹射系统的航母成功完成一次为期4天的“高负荷使用”（大型作战行动中，高负荷使用弹射器弹射舰载机）的几率只有7%，成功完成一次为期一天的“高负荷使用”的几率也不过70%。

只不过经过几年的故障排除之后，目前福特级航母已经具备实战条件，很快会投入到实战当中。

如果不出意外，我国的福建舰航母下水之后，估计也需要很长一段时间去调试以及排除故障。

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看到全球目前只有中国和美国两个国家将电磁弹射技术应用在航母上，估计很多网友都充满好奇，难道电磁弹射技术这么难吗？为什么只有中美两国研发出来了，而且目前还没有形成实战？

电磁弹射技术整体确实非常难，这个技术难点主要体现在几个方面。

第一、电源和电动机技术难题。

航母可不像陆地上的其他设备，可以源源不断从外部输送电力，航母需要自身发电，这就决定了航母不可能有太大的电力。

而电磁弹射耗费的电力是非常差大的，在有限的电量上，如何确保航母其他设备用电以及电磁弹射的用电问题，这一直是一个技术难题。

另外，电机也是一个很大的技术难题，正常情况下，水电站的发电机组一般每台可以达到数百兆瓦，但是电动机只能承受几兆瓦，如何解决电动机的这个技术难题非常关键。

第二、储能装置的难题。

前面我们也提到了电磁发射耗电量非常大，而航母又不能通过外部输电，只能通过内部造电来完成，依靠航母自身的发电量，它是无法完成电磁发射的，这时候就需要先将所需要的电能储存起来备用，用到的时候再放出去，这里面涉及到一个很关键的技术，那就是飞轮储能装置。

飞轮储能是具有机电能量转换的储能装置，能在需要发电时利用飞轮带动发电机发电，需要储能时可以利用电动机带动飞轮高速旋转进行储能。

此外，飞轮储能还具有瞬时功率大、环保、储能密度高等优点，目前我国在飞轮储能装置研发方面已经处于全球前列，比如德阳国机重型装备公司就自主研制出国内首台100千瓦飞轮储能装置。

第三、电磁兼容难题。

为了提供足够的能量让飞机起飞，电磁弹射瞬间能量非常大，这个过程会出现电磁外溢，这些电磁会对航母上的其他电子设备造成干扰甚至破坏。

因此需要对电磁进行严格控制，把电磁辐射减到最低，让电磁兼容性与其它雷达、声纳不要互相干扰。

第四、弹射导轨以及冷却技术难题。

弹射导轨需要使用牵引装置与战机相连，通电时就会产生力量，然后拉着飞机从航母上起飞，如果频繁起飞就会导致电磁装置过热，在这过程当中不仅需要导轨需要有很强的抗压抗热能力，而且如何冷却也是一个技术难题。

第五、如何保证海上的稳定性。

电磁弹射在陆地上实验起来有可能很顺利，因为陆地上是固定的，受环境影响相对比较小。

但是航母不可能在陆地上停止，它需要在海上不同的地方航行，所以面临的环境非常复杂，因此如何保障电磁弹射在各种环境之下能够稳定的运行这是一个技术难题。

也正因为电磁弹射比较复杂，而且没有什么现成的技术可以参考，因此在研发的过程当中是非常困难的。

好在我国的科研人员经过十几年的努力，一一攻克了各种难题，终于研发出了我们拥有独立自主产权的电磁弹射技术。

目前在电磁技术方面，中国跟美国已经不相上下，均处于全球领先地位。

另外，发展到现在，我们不仅实现了国产航母搭载的电磁弹射技术，电磁在其他领域的应用同样处于全球领先地位。

比如在电磁炮研制上，目前我国已经位于世界前列，由我国自主研发搭载电磁炮的“海洋山”登陆舰已经成功完成海上试射任务。

从理论上来说，电磁导轨炮可以使炮弹的出速度秒速达到2000米，而且精度还可以提高，一旦电磁炮上舰技术成熟，我国海军力量将得到质的飞跃，到时我国的国防力量将进一步得到提升。