直線電機——罕為人知的應用

電磁飛機彈射系統關鍵技術

電磁彈射器的心臟就是100多米長的直線感應電動機，它推動與飛機相連接的電樞。而目前電樞基本上是一個U形鋁塊，裝在定子的3個側面。直線電機的原理並不複雜.設想把一臺旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開，並且展平，這就成了一臺直線感應電動機。在直線電機中，相當於旋轉電機定子的，叫初級;相當於旋轉電機轉子的，叫次級。初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動.這時初級要做得很長，延伸到運動所需要達到的位置，而次級則不需要那麼長。實際上，直線電機既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長;既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初級移動。然而，電磁彈射器也決不是僅靠直線電機工作的，它總共有強迫儲能裝置、大功率電力控制設備、中央微機工控控制及直線感應電機。

強迫儲能裝置

強迫儲能裝置是電磁彈射器的一個瓶頸，在國防方面一直是高度機密的。作用就是能平時儲能，然後把大功率能量在短時間內釋放出來。電磁彈射器工作時間不長，但是在做功時段是個加速度做功的過程，因此不能把它當成恆功率設備來考慮。

電磁彈射系統的強迫儲能系統要求在45秒內充滿所需要的能量。最大的艦載機起飛一般需要消耗的能量不會超過120兆焦,而這強迫儲能系統最大能儲存140兆焦的能量,此時充電功率為3.1兆瓦,算上損失,4兆瓦左右(實際上達不到的)，四部電磁彈射系統同時充電,充電總功率可達16兆瓦(1兆瓦=1000KW)，可見沒有強大的電源是無法滿足電磁彈射需求的。當然，航母上耗電的又豈止是四部電磁彈射器，另外還有電磁軌道炮、升降機、雷射(目前雷射的功率都不算大)等其它用電加起來的話必須要航母總功率達60兆瓦以上,否則電磁彈射器充電時也會影響其它系統用電的。

電磁彈射器難就難在電能不像蒸汽，根本不適合大容量儲存，像儲存彈射艦載機這樣的能量更是難上加難。通用原子公司在實驗電磁彈射器時對強迫儲能裝置隻字不提，可見其技術的高度機密性非同一般，想突破也非易事

直線感應電機

磁懸浮列車就是用直線電機來驅動的。關於直線感應電機實際上原理簡單，在實際生活中也可遇到不少。目前美國的電梯轎廂門就是採用直線電機驅動，而中國在還大部分停在車床上等不太多的場合。用於電磁彈射器的直線電機與它們相比可謂超功率的，而且其工藝方面也比普通的高。電磁彈射器的直線電機動子是採用鋁筒(大部分材料為鋁)，為U型狀，其中3面與直線電機的定子相對，其中往復道與航母存在摩擦外，其餘均不會產生摩擦，而且鋁筒質量輕，遠遠小於蒸汽彈射器的活塞，因此返回非常容易，減速道也可短的多。實際上，其中動子部分一部分專家認為還可以進一步減輕，那麼電磁彈射器效率是明顯的。

導軌

電磁彈射器的導軌與電磁軌道炮的差異很大，也比其複雜的多。

電磁彈射器的導軌共有4個，分別為上部2個，下部2個。但每根導軌都非常長(200米以上)，安裝在起飛甲板的下面。並且每根導軌內部均有超導體與其熔接，中間是高壓冷卻油，其冷卻油在進入導軌前的溫度低於-40℃，而從導軌出口的溫度低於-30℃。不僅如此，導軌與飛機牽引杆的接觸面至導軌中心還有很多特細的小孔，所以其冷卻油不僅僅是為超導體降溫，還有潤滑的作用，而且會使飛機牽引杆在運行時降溫。

飛機牽引杆是在飛機前輪下與飛機前輪連為一體的裝置，可收縮並放置在飛機的腹腔內。其中間也為超導體，但無油冷卻通道，而且與導軌連接處面積較大，均為軟接觸。在起飛前，飛機牽引杆伸出至上下導軌之間，飛機發動機起動並開如運行，但約一秒鐘時彈射器通電，強大的電流從導軌經飛機牽引杆後再流回另一對導軌並形成迴路，牽引杆在強大的電磁力下被推動運行到高速(未到起飛速度，但只差一點)後電流被強制截止，牽引杆將不再受力，但在飛機發動機的推力下達到起飛速度。為什麼未達到起飛速度就斷電呢?是因為由於飛機牽引杆與飛機連為一體，如果這時繼續通電的話，飛機起飛時將把飛機牽引杆拉出，斷電時會產生強大的電弧灼傷飛機牽引杆。

定子組安裝