電磁彈射小車測試
據央視網報道，有視頻顯示，003 号航母 " 福建 " 艦前方的水面上激起了大水花，據說在此之前還看到了一個紅色的方形物體從甲闆上飛出，墜落于水中。
▲央視網報道
▲福建艦将一小車彈射入水激起浪花
▲福建艦上的神秘紅色小車
結合國内外航母的建造流程，這是 " 福建 " 艦正在對電磁彈射器進行 " 靜載 "（dead load）彈射試驗，是一艘有彈射裝置的航母在交付前、大修後都要進行的必要試驗。
▲ " 福特 " 号航母 " 打水漂 "
所謂的 " 靜載 " 彈射是針對彈射裝置而言的，即所彈射的載荷是靜止的、無動力的，而艦載機在彈射時，除了彈射裝置給予的加速度外，自身的發動機也給予了很大的推力。
即然不需要載荷有動力，" 靜載 " 彈射試驗所使用的 " 彈射小車 " 實際上就是個裝有四個輪子的大鐵塊，隻能在電磁彈射器的作用下向前加速，通常還會刷上醒目的紅色油漆。
▲ " 布什 " 号航母上的彈射小車
彈射小車雖然就是個大鐵塊，但是它是艦載機上艦試飛前對電磁彈射器的最後一道檢驗工序，也是航母進行海試前的最後幾項主要工作。
▲第一視角感受下電磁彈射
相比于蒸汽彈射器，電磁彈射器的優勢就是具有閉環反饋和更加靈活的推力操控，不僅可以發射更重的艦載戰鬥機，也可以用于發射更輕的艦載無人機，而且推力更加線性，對艦載機的損傷更小。
所以，爲了保證電磁彈射器對不同重量的飛行器，都能保證在跑道内加速到起飛速度，彈射小車的重量是可以改變的，可以在其内部增加或者減少配重。
▲ 30 多噸重的小車落入水中激起水花
對不同重量的彈射小車進行電磁彈射，并不隻是保證把彈射小車順利彈入水中就可以了，而是要檢測彈射小車是否在預定距離上達到了預定速度。
最終要得到的是艦載機重量、電磁彈射器線性變化的推力、加速距離、加速時間之間的匹配關系，建立起一個數學模型，以便後期應對更加複雜的起飛條件，比如風向、風力、航速，等等。
而這也是電磁彈射器除了準備時間短、維護成本低、占用空間小外，相對蒸汽彈射器的一大重要優勢：閉環操控、操作自由度高、适應性好。
▲電磁彈射和蒸汽彈射的原理區别
在彈射小車的前方，安裝有一段固定于車頭兩側的鋼索，試驗開始時将其套在電磁彈射裝置的牽引器上，并操作牽引器拉緊鋼索；
▲彈射小車通過鋼索和牽引器連接
彈射小車的後方，則通過鈎鎖與甲闆固定，在電磁彈射器達到一定推力前，鈎鎖用于固定彈射小車，一旦彈射操作官按下彈射按鈕，鈎鎖當即解開，彈射小車在牽引器的拉動下向前加速。
▲釋放鈎鎖，小車彈射而出
最終，彈射小車在 3 秒左右的時間内飛出甲闆，在空中做了一會兒平抛運動後墜入水中，有時候速度太快，彈射小車還會在水面上打出幾個水漂。
彈射小車落水以後，還可以再打撈起來，吊上甲闆再次進行彈射，而且本來就是個大鐵塊，即便重重砸在水面上也摔不壞，頂多脫落幾個輪胎，再裝上去就是。
▲打撈起來再彈一次
所以，" 靜載 " 彈射試驗主要就是三個目的。
一是安全，電磁彈射器是一個技術含量極高的工程體，即便是美軍已經建成的福特号，美國海軍依然認爲福特号上的電磁彈射器還未達到可靠性目标，所以不可能上來就讓飛行員駕駛艦載機上去試飛。
二是成本，對于電磁彈射器而言，試驗中要獲取的數據隻有艦載機離開甲闆前的這一段，隻要彈射速度達标，至于是否能真的起飛，那是飛行員的事情，所以也沒有必要設計個等比例的艦載機模型進行試驗，一個彈射小車就夠了，不僅能重複利用，摔壞了也不心疼。
▲遠處的打撈船早已準備就緒
三是高效，" 靜載 " 彈射試驗通常要進行上千次，使用彈射小車更便于改變配重，以及安裝一些基本的探測儀器。
本月内，曾有國外的衛星拍到 " 福建 " 艦在港池内移動了一段距離，一些拖船也改變了位置，當時有網友認爲是 " 福建 " 艦即将進行海試的征兆，但其實就是爲 " 靜載 " 彈射試驗騰地方罷了。
雖說 " 靜載 " 彈射試驗結束後，通常就要進行海試了，但是這個時間也不會短，美國在 2015 年 6 月，在紐波特紐斯造船廠附近的詹姆斯河對 " 福特 " 号進行了 " 靜載 " 彈射試驗，但是直到 2017 年才開始海試。
▲福特号前往紐波特紐斯造船廠的路上
這其中，不排除 " 福特 " 号的電磁彈射器存在一些技術問題，因爲在當時的第一次公開試驗中，" 福特 " 号的電磁彈射器就出現了故障，操作官按下按鈕後，并沒有成功啓動電磁彈射器。
後來，美海軍表示那隻是組件間的通信出現了問題，隻是一些 " 小挫折 "，很快就重新組織了試驗，但五角大樓在 2020 年評估後，認爲 " 福特 " 号上的電磁彈射系統 " 經常發生故障且不可靠 "，美海軍則預計在 2030 年代之前，都無法達到可靠性目标。
▲ " 福特 " 級航母的電磁彈射器
我們 " 福建 " 艦的電磁彈射系統設計和 " 福特 " 号不一樣，技術上也有後發優勢，時間可能不用花那麽久，但至于 " 福建 " 艦何時可以開始海試，咱還是靜等官宣吧，急也急不來。
其實這次進行的 " 靜載 " 彈射試驗，肯定不是 " 福建 " 艦電磁彈射系統的第一個試驗項目，因爲在 " 靜載 " 彈射試驗之前，還要進行至少上千次的 " 空載 " 彈射試驗，即不加任何載荷進行彈射。
而在艦上 " 空載 "、" 靜載 " 彈射試驗之前，還會在路基試驗場進行相同的 " 空載 "、" 靜載 " 彈射試驗。
比如在 2014 年，美國海軍就已經在位于新澤西州麥奎爾 - 迪克斯 - 萊克赫斯特聯合基地的海軍航空系統司令部，進行了和 " 福特 " 号上電磁彈射系統相同的路基電磁彈射試驗，用的彈射小車都是一模一樣的。
▲美海軍路基電磁彈射試驗
不僅如此，在陸基電磁彈射試驗中，不僅有 " 空載 "、" 靜載 " 彈射試驗，還會有飛行員駕駛艦載機進行真正的彈射起飛，美軍在一年内就用萊克赫斯特基地的陸基電磁彈射設施測試了 3400 個彈射小車和 452 架艦載機。
所以，我們現在看到 " 福建 " 艦在進行 " 靜載 " 彈射試驗，說明這套電磁彈射系統已經在路基上測試過了，甚至都已經有殲 -15T 用過了這套電磁彈射系統，隻不過保密需要，我們并沒有看到。
早在 2017 年的時候，央視新聞中特約評論員海軍少将尹卓就曾透露，殲 -15T 已經進行了上千次的彈射實驗，隻不過當時還不知道 003 用的會是蒸汽彈射還是電磁彈射。
" 福建 " 艦服役後，中國将真正成爲繼美國之後，全世界第二個實現艦載機電磁彈射技術的國家，但我們都知道，電磁彈射最難的地方不在于彈射，彈射不過就是控制一組組線圈分别拉動和推動牽引器向前。
▲電磁彈射的原理其實很簡單
電磁彈射上艦真正的難點在于它的第一個字：電
相比于蒸汽彈射，電磁彈射有着極高的能量利用效率優勢（蒸汽彈射的效率是 5%，電磁彈射的效率能達到 95% 以上），但是電磁彈射會在短時間内給全艦帶來極高的電力負荷。
以美國 " 福特 " 級航母爲例，每台電磁彈射器運作時，将在 3 秒左右的時間内輸出 1.6 億瓦的功率。
咱們 " 福建 " 艦有三台電磁彈射器，要也以這個功率計算的話，三台電磁彈射器同時全功率運行，相當于同時啓動 3.2 萬台 1.5 匹的空調，而這部分電力還要在 45 秒的時間内充能完畢。
▲ " 福特 " 号的綜合電力系統（英文機翻）
以前，我們認爲這麽大的功率輸出，隻有核動力航母可以做到，常規動力航母是無法使用電磁彈射的，但其實有一個人曾經說過：
" 常規動力航母也能上電磁彈射，隻要在儲能技術、直線電機技術、彈射控制技術、大功率轉換技術上過關，并配屬大功率燃機即可。"
說出這話的人就是馬偉明院士，他和他的團隊開發出的 " 艦船綜合電力系統 " 、 " 中壓直流配電系統 " 就是 " 福建 " 艦成功應用電磁彈射的技術支撐。
而且，得益于後發優勢，" 福建 " 艦電磁彈射使用的中壓直流要比 " 福特 " 号的中壓交流更加先進、穩定可靠，這一點可以看 " 福建 " 艦何時通過 " 靜載 " 彈射試驗進入海試來确定，讓我們拭目以待。
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