寒武纪年吧 肉文,福建舰电磁弹射视频刷屏，这“飒”的一声来之不易

一说起新入列的 " 福建舰 "，大家最爱聊的当属电磁弹射，电磁弹射说白了，就是在弹射过程中，用电磁力代替蒸汽的力量。它听起来有点像未来科幻电影里的场景，但从原理上来说却并不稀奇——就是一台 " 横躺着 " 的巨大电动机。

这种电动机与我们日常生活中常见的电动机不同，像电动车上的电动机，都是旋转的——通电后产生旋转力。而电磁弹射的原理，便是将旋转电动机沿径向切开并 " 展平 "，让原本绕圈转的磁力，变成沿跑道方向的一股强大直线推力！

具体来说电磁弹射系统通过一条近百米的直线电机轨道，让一个被称为 " 动子滑块 " 的装置在甲板上运动，像我们扔出纸飞机时那样，牵引舰载机并帮它飞向天空，以极短的距离获得起飞所需的速度。尽管电磁弹射的原理听上去简单，但实践起来却难到极致，原因主要有以下这些：

能量强大难驾驭

在弹射器这条百米轨道里，隐藏的是几十兆瓦能量在瞬息之间喷薄而出的恐怖能量。据公开资料推算，要让一架三十多吨重的舰载机在短短三秒内从静止加速到 250 公里每小时，需要的总能量可达 120 兆焦（含损耗）。

而一次弹射的瞬时峰值功率可达惊人的 60 兆瓦。而 2025 年 7 月 7 日 16 时 55 分，深圳电网用电负荷今年内首次创历史新高，达 2371.86 万千瓦 [ 3 ] ，据此粗略估计的话，福建舰每弹射一架飞机，其瞬间功率，最高可相当于一座深圳这样的超大型城市 0.25% 的电力负荷！

如果航母电网直接承受这样的 " 能量洪流 "，整个舰上的照明、雷达、火控系统都会瞬间 " 黑屏 "，甚至可能导致灾难性的电网崩溃。所以，它不能直接从航母主电网取电，而必须启用一个巧妙的 " 能量缓冲系统 "。

这个能量缓冲系统，利用 " 零存整取 " 的方式，设计了储能装置，能以较小的功率长时间地从舰上电网中吸收和存储能量，当储存的能量满足发射所需后，一旦接到发射命令，立即向外释放能量。 [ 4 ]

而电磁弹射系统的工作方式类似——它会在几十秒的弹射间隙里从航母电网中平稳地 " 充电 "，再在短短三秒内将储存的庞大能量一次性 " 放电 "。

作为电磁弹射技术的开创者，美国海军的探索之路充满艰辛与波折。这项名为 " 电磁飞机弹射系统 "（EMALS, Electromagnetic Aircraft Launch System）的宏大计划，早在上世纪 90 年代末便已启动，其目标是为新一代的 " 福特 " 级核动力航母配备革命性的弹射技术。这也是本世纪初美国海军决定停止蒸汽弹射器开发，在其新一代航母上采用电磁弹射系统的原因。

作为主承包商，美国通用原子公司选择了一条在当时看来最为稳妥，但也最为复杂的 " 机械 - 电气 " 混合技术路线。其储能系统的核心，是四组巨大的飞轮储能器（FES）。每一组的核心是一个重达数吨的飞轮转子，被封装在真空罩内，通过电力驱动加速到每分钟 6400 转的高速。

在短短 45 秒的充电时间内，巨大的动能被存储在飞轮中。当弹射指令下达，高速旋转的飞轮瞬间切换角色，变成一台大功率发电机，与一个复杂的变频器（Cycloconverter）协同工作，在 3 秒内将储存的机械能转化为高达 6400 安培的强电流，驱动甲板下方的直线电机。

这套方案实践中却暴露出一系列棘手的问题。

飞轮系统庞大又沉重，最初的设计严重超重超体积，虽然经过多次改进，但整个系统依然极为庞大，挤占了宝贵的舰内空间。而且，高速旋转的飞轮带来了剧烈的振动、发热和陀螺效应，持续干扰航母的航行稳定性，其轴承和润滑系统也成为故障高发区。为了解决体积超标问题，设计师做出了一个妥协——让四条弹射器共享电力电子变换模块。

这导致了一个致命缺陷：任何一条弹射器出现故障需要检修，必须将整个 EMALS 系统全部断电。这意味着在作战期间，EMALS 无法像蒸汽弹射器那样 " 坏一条，用三条 "，一个部件的失灵可能导致整个航母战斗力的瘫痪。

从 2010 年陆上试验时发生 " 往复车反向撞击 " 的软件事故，到装舰后远低于设计指标的 " 平均无故障弹射次数 "（MCBF），EMALS 的可靠性问题一直困扰着 " 福特 " 号。

根据美国国防部作战试验鉴定局的报告，其早期可靠性仅为目标值（4166 次）的十分之一左右，这意味着在高强度出动时，系统几乎必然会发生故障。那中国又是怎么解决这个问题的呢？

电磁弹射突破，来自理念更新和技术融合

就在美国为 EMALS 的复杂机械系统头疼不已时，大洋彼岸的中国，正站在一个关键的十字路口。当中国的航母事业迎来曙光，一个决定未来方向的战略选择摆在了面前：是跟随美国的技术路线，先模仿蒸汽弹射，再研发电磁弹射？还是抓住技术变革的机遇，直接跨越蒸汽时代，向电磁弹射发起冲击？

选择后者，关键人物是一位名叫马伟明的海军少将、中国工程院院士。他和他所带领的团队，以惊人的远见和魄力，力排众议，立下了 " 一定要搞出中国自己的电磁弹射 " 的军令状。马伟明院士的底气，并非源于一时冲动，而是基于一项更深层次、更具颠覆性的技术突破——舰船中压直流综合电力系统。

根据这个思路，电磁弹射绝不应是一个孤立的单元，而应是未来舰船网络的一部分。这套综合电力系统，就如同为航母构建了一个稳定、高效、灵活的智能电网，而电磁弹射、电磁炮、高能激光等未来武器，都只是这个电网上的 " 高功率插件 "。

而在储能方面，据推测，中国的工程师很可能绕开美国复杂的飞轮储能方案，直接采用了一条更先进、更可靠的全电子化路线，没有高速旋转部件，可靠性与安全性实现了质的飞跃。

2024 年 5 月 1 日 8 时许，我国第三艘航空母舰福建舰从上海江南造船厂码头解缆启航，赴相关海域开展首次航行试验。这是拖船正在将福建舰拖离码头（无人机照片）。新华社发（蒲海洋摄）

虽然电磁弹射有很多优点，然而，当一个系统以数十兆瓦的电功率释放能量时，哪怕只有几秒钟，它也不再只是一台将飞机弹射向天空的机器，更是一台巨大的电磁脉冲发生器。而电磁脉冲会带来很大的问题，这个问题就是——电磁干扰（EMI）。

强烈的瞬变电流会激发狂暴的电磁波，这些无形的电磁噪声，有点像生活中的噪音弄得我们心烦意乱那样，影响周遭的电子设备工作。而航母是什么？它是一个被无数电子设备武装到牙齿的浮动堡垒：相控阵雷达、卫星通信、导弹制导、飞行数据链 ……

这些设备对电磁环境的要求近乎苛刻。一旦弹射的瞬间发生严重干扰，雷达屏幕上的目标可能会 " 瞬间消失 "，通信链路可能短暂中断，甚至连舰载机的无线电里都可能传来刺耳的尖啸。

为了驯服这电磁干扰，我们的工程技术人员设置了多层防护， 从结构、材料到算法，提出了一整套复杂的电磁兼容（EMC）解决方案。而福建舰在海试中，也充分验证了电磁弹射与航母动力、舰载机等系统的适配性和兼容性。 [ 5 ]

精细控制，未来可期

不过，电磁弹射的真正意义，远不止让航母的运作方式发生革命。电磁弹射可不是简单的 " 力大砖飞 "，电磁弹射时刻处于精密控制下。在整个弹射过程中，控制系统能精准控制滑块的加速度曲线。这个系统可以让弹射起步阶段迅猛而不狂暴，中后程则平滑稳定地持续发力。

这样一来，飞行员的体验从蒸汽弹射器那种 " 被狠踹一脚 " 的体验，变成了被一股强大而柔和的力量平稳托起，而飞机机体结构的疲劳损伤也大大降低。

更重要的是，电磁弹射控制系统是智能的。面对几吨重的无人机或是三十多吨的重型战斗机，系统都能自动匹配最佳的 " 弹射方案 "，而这是蒸汽弹射器完全无法企及的智能化。而这其实代表的是一种可以对庞大能量进行精准时空分配的能力，而这种能力，可不止能用在航母上。

具体来说，同样是直线电机，推的可以是舰载机，可以是高速列车，也可以是弹丸甚至航天器。假设能在地面建设一条长达数公里的超长电磁轨道，将空天飞行器水平加速到 0.8 马赫甚至更高，然后再点燃自身的火箭发动机，这样就能节省很多火箭燃料，而省下的每一公斤燃料，都意味着可以多带一公斤的有效载荷进入轨道。

福建舰的电磁弹射，凝结了各行各业的最新成果，而未来这些技术的结合，也许除了能帮助舰载机翱翔在大海上，还能帮我们迈向星辰大海。