节选《海军工程大学马伟明院士：电磁发射技术的研究现...

guanchan

节选《海军工程大学马伟明院士：电磁发射技术的研究现状与挑战》



1 原理
电磁发射技术是一种将电磁能直接变换为发射负载所需瞬时动能的能量变换技术。电磁发射系统由脉冲储能系统、脉冲电能变换系统、脉冲直线电机和控制系统四个部分组成。发射前通过脉冲储能系统将能量在较长时间内蓄积起来，发射时通过脉冲电能变换系统调节输出瞬时超大功率电能给脉冲直线电机，产生电磁力推动负载至发射速度。


2.分类
电磁发射技术可分为：
1）电机式电磁发射技术，指发射装置为传统交流直线电机的电磁发射技术，如电磁弹射、电磁阻拦、武器载荷通用电磁发射等。
2）轨道式电磁发射技术，指依靠直线导轨进行接触式馈电的电磁发射技术，如电磁轨道炮、电磁枪等。
3）线圈式电磁发射技术，指通过高压电容器对驱动线圈逐级放电产生脉冲电磁行波，驱动弹丸进行电磁悬浮发射的技术，如电磁线圈炮、电磁重接炮等。


3.共性技术
脉冲储能技术、脉冲电能变换技术、脉冲直线电机技术、检测与控制技术和高速高过载制导技术五项共性技术。
1）脉冲储能技术
储能是电磁发射系统的能量源泉，占据了全系统的大部分体积和重量，是制约电磁发射工程化及集成小型化设计的关键。目前，几种典型的应用于电磁发射领域的储能技术有电机储能、脉冲电容器储能、超级电容器储能、磁场储能和锂电池储能。其中寿命最长的是电机储能，能量密度最大的是锂电池储能，功率密度最大的是脉冲电容储能。本文重点讨论电机储能、锂电池储能和脉冲电容器储能三种技术。
2）电机储能
电机储能技术通过电动机加速电机转子或飞轮盘，从电网吸取电能转换成机械能存储起来，放电时通过发电机将大容量机械能转换成电能释放给负载。
现有的飞轮储能技术主要有两大子类。第一类是以传统滚动和滑动轴承为代表的大容量中速飞轮储能技术，其主要特点是单机储存动能和释放功率大，一般用于短时大功率放电和电力调峰场合；第二类是以磁悬浮轴承为代表的高速飞轮储能技术，其主要特点是结构紧凑、长时工作效率更高。
3）锂电池储能
锂离子电池通过锂离子在电池正负电极之间往返嵌入和脱嵌，实现能量存储和传递，具有储能密度高、功率性能好、循环寿命长等特点。


根据电磁发射系统短时功率需求大和长时能量需求高的双重要求，基本储能单元需要兼顾能量密度和功率密度，高倍率锂电池是目前实现这一目标的最佳技术路线。


4.电磁轨道发射器
电磁轨道发射器是极其特殊的直线直流电机，没有电刷结构，只有一对磁极，励磁绕组和电枢绕组均为特殊的单匝形式，本质上是单极直线脉冲直流电机。电磁轨道发射器在几毫秒的工作过程中承载了数MA级大电流，电流密度高达1010 A/mm2，由此产生了极端的电磁热力强耦合强冲击条件，由于枢轨之间还存在相对速度达数km/s的滑动电接触，给导轨、电枢及其界面性能设计带来重大挑战。


5. 电磁线圈发射器
电磁线圈发射器是特殊的圆筒型直线感应电机，取消了铁心和绕组槽结构以削弱磁饱和及齿谐波，从而提高能效，采用高压电容器驱动而不是多相交流电以尽可能地提升单位长度的出力。


6.武器载荷通用电磁发射技术
海军工程大学提出了一种基于直线电机驱动和自动转载装填的武器载荷通用电磁发射技术，实现了各型武器的通用发射，提高了武器平台综合作战能力。该技术以脉冲能量产生、转换（直驱/间驱、旋转/直线、动初级/动次级、永磁/感应）与控制为基础，以自动化转载装填为特征，目前已攻克了车载、舰载、水下等多型作战平台武器载荷通用电磁发射系统所有关键技术，主要包括系统总体设计、大推力高功率密度发射电机设计与制造、重载高速转载装填机构优化设计与高精度控制技术、水下电磁发射“电磁-结构-流体”多场耦合建模和低噪声发射控制技术等。

guanchan

wwfs0z 发表于 2025-9-24 14:05
这算某种综述吧，能真正证明什么呢？

不是证明什么。技术论坛，就是讨论技术本身。本贴就是一个科普的作用，对于电磁弹射，99%的人都是外行人，了解一些最基础的原理，才能讨论技术。否则啥也不了解的基础上去指指点点，就是纯扯淡了。

[OK]x

来砸场子的

wwfs0z

这算某种综述吧，能真正证明什么呢？