電磁彈射技術是一種新興的直線推進技術,適宜于短行程發射大載荷,在軍事、民用和工業領域具有廣泛應用前景。電磁彈射的主要應用范圍是大載荷的短程加速,在軍事上比較典型的是航空母艦上的艦載飛機起飛彈射。
電磁彈射就是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動,是電磁炮的一種形式。過去常采用的彈射有機械彈射,如彈簧、皮筋等;能量彈射,如子彈(利用火藥瞬間爆發能量)、磁懸浮列車等。
2025年,殲-15T、殲-35和空警-600三型艦載機成功完成在福建艦上的首次彈射起飛和著艦訓練。這標志著福建艦具備了電磁彈射和回收能力,對推進海軍轉型建設具有里程碑意義。11月5日,中國第一艘電磁彈射型航空母艦福建艦入列授旗儀式在海南三亞某軍港舉行。
發展歷程
19世紀初,電磁推進技術的原理就已有人提出,經過幾十年的探索與研究,人們相繼研制出了各種電磁感應原理的直線發射裝置或模型,但由于受相關研究領域技術的影響,上述模型的性能距工程實用尚存在著較大的差距。
20世紀70年代以后,超大功率脈沖技術和電子技術的飛速發展使電磁發射技術有了重大突破。1978年澳大利亞的馬歇爾等人用550MJ的單極發電機作為電源和采用等離子體電樞在5m長的導軌炮上把3g重的聚碳酸脂彈丸加速到了5.9km/s的初速度。這個具有劃時代意義的研究成果證明了用電磁力可以把較重的彈丸推進到高速的可能性,使世界各地的科學家受到極大的鼓舞和啟發,由此也將電磁發射技術的研究推向了一個新階段。
電磁發射技術在全世界范圍內都處于實驗研究階段,電磁彈射雖起步稍晚,但由于其潛在的應用前景,該項技術的研究還是備受重視,1988年美國海軍與卡曼航空航天公司曾計劃聯合研制航母艦載電磁彈射器模型,指標是在3s的加速時間內,把重達36T的全載F-14戰機加速到150節。據估計,這種電磁彈射器的重量只有現役的蒸汽彈射器的十分之一,而且省去許多管道,這對于艦船的安全運行和減重提速都具有重要意義。英國國防部也著手準備一個開發與試驗計劃,研究在未來兩艘航母上加裝一種新型電磁彈射系統的可能性。與此同時,其他國家也對電磁彈射技術產生了濃厚的興趣。
當地時間2013年10月11日,全球第一艘裝備電磁彈射器的美軍福特號航母下水。
2022年6月17日,中國福建號航空母艦下水命名儀式在中國船舶集團有限公司江南造船舉行。經中央軍委批準,中國第三艘航空母艦命名為“中國人民解放軍海軍福建艦”,舷號為“18”。福建艦是中國完全自主設計建造的首艘彈射型航空母艦,采用平直通長飛行甲板,配置電磁彈射和阻攔裝置,滿載排水量8萬余噸。
2023年9月,中國4秒電磁彈射微重力實驗裝置,已開始首批實驗。該裝置高44.5米,通體無焊接,靠4萬多顆螺栓精準鉚釘;它利用電磁彈射技術,將實驗艙向上彈射再回落,可提供4秒微重力環境。
2025年,殲-15T、殲-35和空警-600三型艦載機成功完成在福建艦上的首次彈射起飛和著艦訓練。這標志著福建艦具備了電磁彈射和回收能力,對推進海軍轉型建設具有里程碑意義。11月5日,中國第一艘電磁彈射型航空母艦福建艦入列授旗儀式在海南三亞某軍港舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席入列授旗儀式并登艦視察。
基本原理
電磁彈射就是采用電磁的能量來推動被彈射的物體向外運動,是超電磁炮的一種形式。過去常采用的彈射有機械彈射,如彈簧、皮筋等;能量彈射,如子彈(利用火藥瞬間爆發能量)、磁懸浮列車等。
電磁發射是采用電磁作用原理產生的電磁推力使物體加速的。因電磁驅動力與電流平方成正比,所以只要保證足夠的電流輸入,便能在發射裝置內產生足夠大的推力,使物體達到更高的速度。以導軌式電磁發射為例,其基本原理如圖所示。
開關S接通時,電源G通過導軌A、電樞D和導軌C,構成了一電流回路;電流I產生磁場B,它對在磁場中流動的電荷產生了力F。由于導軌固定于剛體上不能移動,而電樞是活動體,所以電樞會在力的作用下以速度V向右運動,這就是電磁發射的基本原理。
技術特點
在射擊武器中,彈射的要領是指被發射的物體不啟用自身的動力裝置而靠發射器賦予的起動力而實施起飛的一種發射方式。彈射是發射技術的一種特例,具體特點有:
(1) 彈射的對象與發射相比一般都是大載荷物體。作為電磁炮的電磁發射器中發射的彈丸一般都是幾克到幾百克,最大也不過上千克;而彈射器的彈射對象則是小到幾千克的航空模型大到幾十噸的戰機。
(2)彈射器的速度與發射器相比不是很高。一般情況下,發射器的彈丸可以達到每秒幾千米到幾十千米,理論上可以達到上百千米;而彈射器則不要求很高的速度,每秒幾十米到幾百米就可以滿足要求。
(3) 彈射器的發射頻率遠低于發射器。在電磁發射器中,防空電磁炮要求每分鐘發射500發,反導電磁炮要求每秒發射60發;而電磁彈射器則可以幾分鐘,甚至于幾十分鐘做一次彈射。
(4) 從結構上說,電磁炮的發射體一般都在發射管內部,而電磁彈射器在載荷由于相對較大,一般都是“騎”在驅動器之上的。
應用范圍
電磁彈射技術是一種新興的直線推進技術,適宜于短行程發射大載荷,在軍事、民用和工業領域具有廣泛應用前景。電磁彈射的主要應用范圍是大載荷的短程加速,在軍事上比較典型的是航空母艦上的艦載機起飛彈射。
應用優勢
電磁彈射是將電能轉化為磁能再轉化為動能,推動物體達到一定速度的系統,其動力裝置是直線電機,系統通過輸入強大的電流使線圈產生磁場,使往復車加速,推動戰機起飛。相比蒸汽彈射,電磁彈射優勢明顯。首先,電磁彈射系統實現“瘦身減重”,一套完整的電磁彈射設備體積僅500多立方米,全重325噸。其次,電磁彈射比蒸汽彈射的最大能量幅度高20%,可以放飛更重的飛機。而且電磁彈射功率可調,通過調整輸出電流,起飛重量可在2噸至70噸之間調整,終端速度可在50節至200節之間任意設定。再次,加速度曲線十分平滑,能夠極大改善飛行員的身體負擔和飛機的結構壽命。
此外,蒸汽彈射器的構造復雜,電磁彈射器相對簡單,相比蒸汽彈射器區別在于不需要蒸汽來驅動活塞而是用電來驅動,還可以節約能源。配有電磁彈射系統的美國“福特”號航母,日出動艦載機達到300余架次,相比尼米茲級提高了25%。
研發意義
艦載機是航母戰斗力的核心,在作戰中,艦載機負責對地面、海上以及空中目標進行打擊。所以,艦載機的起飛能力和效率很大程度上決定航母編隊的作戰能力。艦載機一般采用彈射起飛、滑躍起飛、垂直起飛3種方式。其中,彈射起飛利用彈射器助推,可以使飛機獲得更高的加速度,具備在短距離內放飛重型戰機的能力,是艦載機起飛的主流方式。
相關事件
2025年10月28日,美國總統特朗普在日本中部橫須賀海軍基地的“喬治·華盛頓”號航空母艦上發表講話時,表達了他對美國新一代“杰拉爾德·福特”級航母上采用電磁彈射系統的不滿。特朗普重申,傳統蒸汽動力優于新型電力系統,并提到了電磁彈射器的成本超支和操作挑戰。
參考資料 >
航母艦載機起飛方式大比拼:電磁彈射,到底牛在哪.科技日報-中國新聞網.2023-09-15
再創世界紀錄!電磁橇最高推進速度超過音速.愛濟南-澎湃新聞.2025-08-26
電磁彈射系統.鈦學術文獻服務平臺.2025-08-17
電磁彈射系統.萬方數據.2025-08-26
中國國產航母電磁彈射器曝光作戰能力提升2-3倍.中新網.2023-09-15
中國海軍三型艦載機在福建艦成功完成起降訓練.新華社新媒體-百家號.2025-09-23
我國第一艘電磁彈射型航空母艦入列 習近平出席入列授旗儀式并登艦視察.新華社-今日頭條.2025-11-07
世界最強航母美福特號下水 福特女兒按啟動按鈕.北方網.2023-09-15
福建艦系我國首艘電磁彈射型航空母艦.環球網-今日頭條.2023-09-15
我國電磁彈射應用取得重大進展!.央視網.2025-08-26
蒸汽彈射與電磁彈射孰優孰劣.中國軍事圖片中心-中國軍網.2023-09-15
美海軍測試電磁戰機彈射器“福特”號航母完成90%.新華網.2023-09-15
電磁彈射與蒸汽彈射有何區別?各有什么優缺點?.兵工科技-手機鳳凰網.2025-08-26
評論稱福特級航母加F35戰機將成美軍制敵利器.中國新聞網.2025-08-05
特朗普稱將下令美航母改回蒸汽彈射,專家:說起來容易,做起來難.澎湃新聞微信公眾平臺.2025-11-07