【導(dǎo)讀】今天看見了一位磚家關(guān)于航母電磁彈射的解讀，覺得很有意思，見證了小知識(shí)大智慧。電磁彈射原理，說白了不過是建立在安培定理和安培力的基礎(chǔ)上。而這些我們?cè)诟咧形锢碚n本上就已經(jīng)學(xué)過了。本文這位磚家江永通俗易懂的話來講解航母電磁彈射。預(yù)知詳情請(qǐng)看下文。
今天看到了馬總的那片報(bào)告文學(xué)一樣的東東，我就特意去百度了下馬總。還是第一次聽說馬總?？吹今R總的一些科研成果，我忽然有點(diǎn)懂了~~
下面就我個(gè)人的理解，隨手寫了點(diǎn)東西，各位稍微看看撒~~
電磁彈射的原理，說白了不過是建立在安培定理和安培力的基礎(chǔ)上。這些東西我們?cè)诟咧形锢碚n本上就已經(jīng)學(xué)過了。電磁炮的原理其實(shí)跟電磁彈射是一個(gè)概念。
如上圖，就是電磁彈射和電磁炮的原理。
就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力。
我們用左手定則可以判定支架上承受的力方向是向左的，大小為
f=ILB
式中f為受力的大??；I為導(dǎo)體中電流的大??；L為導(dǎo)體長(zhǎng)度；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度。（電磁彈射如果用電磁炮方式來做的話，會(huì)死人的，現(xiàn)在的電磁彈射一般是用高功率直線電機(jī)來做的，這里僅僅是說下原理而已。）
但是，現(xiàn)實(shí)可不是這么簡(jiǎn)單。
要實(shí)現(xiàn)電磁鐵彈射，有三點(diǎn)需要解決：
1、直流線電機(jī)
2、大容量?jī)?chǔ)能電容
3、變頻器
電磁彈射理論上來說確實(shí)很叼，但是再實(shí)際應(yīng)用中卻困難重重。其中的一個(gè)重要問題就是電，或者說強(qiáng)大的電流~~
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再航母有限的空間上，L這個(gè)東西直接跟航母空間有關(guān)；B這個(gè)是磁場(chǎng)強(qiáng)度，能提高也有限。那么就只有I，電流了。從原理公式上可以看出，電流越大，電磁彈射所能提供的力就越大，能夠推動(dòng)的飛機(jī)噸位越大，獲得的速度越大。（用電池來儲(chǔ)存電能以供應(yīng)電磁彈射，很多大程度上就是在扯淡。電池的充放電效率太低了。所以說，要搞電磁彈射，三要點(diǎn)里就有大容量的電容器。）
電磁彈射的三要點(diǎn)上面已經(jīng)說了，也說了電磁彈射需要消耗大量電能，下面根據(jù)我的專業(yè)來分析一下。
我可以算是搞電力工程吧，雖然跟這邊不怎么搭。不過吧里可能也有兔紙們知道我搞撒子的。沒錯(cuò)就是做直流輸電工程的。這里主要涉及到了交直流轉(zhuǎn)換的問題，這就跟電磁彈射方面的應(yīng)用有一些重疊區(qū)，所以我就來扯淡下~
直流線電機(jī)和大容量電容我不好說，這塊不是我的專業(yè)。土鱉的大容量電容這東西不落后就是了。直流線電機(jī)我不懂，我不敢亂講。
我重點(diǎn)要說的就是其它東西了。
變頻器，這個(gè)玩意主要用途就是改變頻率。直流電可是沒頻率的~~只有交流電才有頻率一說。
變頻器的原理，就是先把交流電變成直流電，然后再把直流電變成交流電。那我們不禁要問了~（尼瑪，這是精英體啊。。）為毛交流變直流，直流又變回交流?。坑幸饬x么？
當(dāng)然有意義~~舉個(gè)例子，本子的電網(wǎng)是兩個(gè)頻率的，一個(gè)是50HZ，一個(gè)是60HZ的。問題來了，我們都知道頻率不同的兩個(gè)電網(wǎng)是沒辦法直接進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的，除非你想玩電網(wǎng)崩潰解列~可是兩個(gè)電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行的話，又不便于電力的調(diào)配什么的。這個(gè)時(shí)候該怎么辦？
答案就是，使用直流輸電把兩個(gè)不同頻率的電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系。具體方法就是在系統(tǒng)1這里建立一個(gè)整流站，把頻率為50HZ的交流電變成直流電，然后通過直流輸電線路輸送到系統(tǒng)2那里的逆變站。然后再把這個(gè)沒有頻率的直流電變換成頻率為60HZ的交流電~如果整流站和逆變站的設(shè)備都在同一個(gè)變電站，那么我們管這個(gè)站叫做背靠背。。。好吧，很邪惡對(duì)不對(duì)？
說了這么多，就是想形象的具化這個(gè)變頻器的工作原理。在直流輸電工程中，這個(gè)進(jìn)行交直流互換的玩意叫做換流閥，而我接觸的這行，換流閥的電壓等級(jí)基本上就是50萬伏起步，再往上一步就是80萬伏，再上一步就是100萬伏。而現(xiàn)在土鱉國內(nèi)就有一條在建的試驗(yàn)性質(zhì)的100萬伏的直流輸電工程。這個(gè)可是獨(dú)步全球的東西哦~~可以說是世界一流哦，超一流哦~~
而且，這個(gè)換流閥啊，它是國產(chǎn)的哦~~親，國產(chǎn)的吶。我的頂頭上司就在生產(chǎn)廠家駐廠監(jiān)造80W伏的換流閥哦親們~~
那么好吧，各位兔子們覺得這個(gè)變頻器還很高端么？嘛，也就那么回事嘛~~（注，直流并非無頻率，而應(yīng)該是頻率為0，這里特意說明下，文中是為了好理解）
但是有個(gè)問題很重要。什么問題呢？
航母它不同于陸地，航母上可是寸土寸金都不止啊。
在陸地上我們可以把用于交直流轉(zhuǎn)換的玩意做很大很大，但是在航母上不行啊。。
就拿我前段時(shí)間的工作來說，我現(xiàn)在做FPT試驗(yàn)，屏柜需要使用直流電，在調(diào)試車間有兩個(gè)整流柜，就是把咱們普通交流電整流成100伏的直流電，這個(gè)東西容量有限，但是占的地兒可不小~一個(gè)整流柜可比當(dāng)年老娘出嫁時(shí)候準(zhǔn)備的大木箱子大的多了，而且重的多了，能夠通過的電流還有限，電流大點(diǎn)就燒掉~嗯，這是直流設(shè)備的通病，過負(fù)荷能力低。。就這樣，這也不過是220/380V的常用電吶~~
各位筒子們，我們這船上的電是哪里來的？是不是發(fā)電機(jī)組發(fā)的電？我們知道，交流發(fā)電機(jī)組通常是同步發(fā)電機(jī)，容易調(diào)控，而直流發(fā)電機(jī)卻跟交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)上有很大不同。這個(gè)時(shí)候就要考慮個(gè)問題了，我這船上有限的空間改裝哪種發(fā)動(dòng)機(jī)？？直流的？還是交流的？
通常來說，一般不會(huì)只有一組發(fā)電機(jī)。萬一歇菜了，那找誰哭去??？肯定是有冗余的拉。
還是說這個(gè)發(fā)電機(jī)的選擇問題。交流還是直流？我們知道的，電磁彈射需要用到直流電，但是航媽上不是所有設(shè)備都使用直流電啊。。這可腫么辦呢？
選直流發(fā)電機(jī)組吧，發(fā)出來的電還得轉(zhuǎn)成交流電，而且直流發(fā)電機(jī)組本身需要的勵(lì)磁電流就比較大，挺麻煩的，選交流發(fā)電機(jī)組吧，一樣還要轉(zhuǎn)成直流電。為撒？因?yàn)樘孛吹挠糜趶椛涞碾娙葜荒苡弥绷鞑趴梢猿潆姲?。?！?/div>
這個(gè)圖中的整流設(shè)備就是我說起的換流閥設(shè)備，強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置就是我所說到的大容量電容。
這樣的話，總是繞不開有個(gè)整流設(shè)備。。。有這個(gè)東西，一是占空間，二是電能轉(zhuǎn)化率，三是發(fā)熱、絕緣什么亂七八糟的玩意~（按我的理解，一般電廠發(fā)出來的電壓等級(jí)是6~10kV，這個(gè)電壓級(jí)別的換流器跟我接觸到的超高壓、特高壓換流閥在體積上什么的有區(qū)別，但是相對(duì)于艦體還是太大。。）
要不，直流發(fā)電機(jī)組、交流發(fā)電機(jī)組同時(shí)都要有？額，這也有點(diǎn)問題。。兩種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)什么的有差異。。要搞同軸上兩種轉(zhuǎn)子外加兩種定子。。。尼瑪，有么有這么煩??？
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這不成那不成，到底腫么辦？
所以，大家看馬總的成果“馬偉明十年磨一劍，成功研制出世界首臺(tái)交直流雙繞組發(fā)電機(jī) ”。筒子們，這個(gè)玩意可是個(gè)好東西~~特別特別好用的東西~顧名思義，這個(gè)交直流雙繞組發(fā)電機(jī)就是同一臺(tái)機(jī)組可同時(shí)發(fā)交流電和直流電~
前面我啰嗦了半天的問題在這個(gè)發(fā)電機(jī)面前都是浮云~~
對(duì)大電容進(jìn)行充電的時(shí)候很容易造成系統(tǒng)電壓降低，同理，大電容放電的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)電壓升高。這個(gè)道理跟電力系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償完全一個(gè)道理的~~另外還有一點(diǎn)必須明白，直流系統(tǒng)的過負(fù)荷能力相對(duì)交流系統(tǒng)而言低了不是一點(diǎn)的問題。直流系統(tǒng)的瞬間過負(fù)荷能力這么來說吧，只能承受1.4倍左右的額定電流數(shù)秒。這個(gè)跟交流系統(tǒng)差遠(yuǎn)了。。。這也是直流系統(tǒng)特性所決定的。
現(xiàn)在我們面臨的問題就是，如何把這個(gè)交直流雙繞組發(fā)電機(jī)做大，使它能夠滿足電磁彈射所需要的巨大電能。還一個(gè)問題就是發(fā)電量中直流/交流各自占有的比例。當(dāng)然最核心的問題就是這個(gè)雙繞組發(fā)電機(jī)的容量到底可以做到多大。這才是能夠徹底拋開各種換流設(shè)備的基礎(chǔ)。如果能夠在裝機(jī)容量上獲得一個(gè)突破，我想，實(shí)現(xiàn)電磁彈射就不是夢(mèng)了。
我們褲衩不妨紅一點(diǎn)，電磁彈射技術(shù)肯定是一個(gè)系統(tǒng)工程。馬總的這個(gè)交直流兩繞組發(fā)電機(jī)已經(jīng)有樣機(jī)，那么其它配套系統(tǒng)呢？比如說大容量電容，直流線電機(jī)如果能夠跟的上進(jìn)度~~
筒子們，你們覺得靠譜么？反正我覺得電磁彈射這塊應(yīng)該有了階段性的成果。如果褲衩紅一點(diǎn)，樂觀一點(diǎn)，我就預(yù)測(cè)，可能第一艘或第二艘國核媽會(huì)有電磁彈弓~~期限就算10年吧~
這個(gè)圖中的整流設(shè)備就是我說起的換流閥設(shè)備，強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置就是我所說到的大容量電容。
補(bǔ)充一點(diǎn)，關(guān)于這個(gè)交直流雙繞組發(fā)電機(jī)的模型，我想找點(diǎn)論文資料看的，但是網(wǎng)上的論文都收費(fèi)。。。所以我推測(cè)了下這個(gè)發(fā)電機(jī)的構(gòu)成和特性。這里，必須要說明一下，馬總這個(gè)發(fā)電機(jī)中的直流發(fā)電機(jī)部分是建立在其自己的理論體系上的，就是“十二相發(fā)電機(jī)整流供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系”。由這個(gè)理論支撐下造出來的直流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)必然是與常規(guī)直流發(fā)電機(jī)不同的。具體的我就不說了。根據(jù)我的推斷，這個(gè)交直流雙繞組發(fā)電機(jī)是同軸雙轉(zhuǎn)子共定子發(fā)電機(jī)。就是說，軸上有一個(gè)直流轉(zhuǎn)子，一個(gè)交流轉(zhuǎn)子，兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間是電氣絕緣的，它們公用勵(lì)磁耦合。
另外這個(gè)交直流兩繞組發(fā)電機(jī)的額定功率P，應(yīng)該是交流發(fā)電部分額定功率P1與直流發(fā)電部分額定功率P2的和。就是P=P1+P2。而且這個(gè)P1與P2是可調(diào)的。也就是說可以根據(jù)艦上的用電需求對(duì)交流直流比例進(jìn)行調(diào)整！這才是逆天所在~~
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