洛仑兹力的另一种用途:舰载导弹电磁发射技术

电磁发射技术是继化学能发射之后出现的一种新型动能发射技术,可以分为电磁轨道式发射和电磁线圈式发射两种,两者均是利用洛仑兹力发射载荷。电磁发射技术在科学实验、军事、工业等多个领域有广泛的应用前景。作为科学研究手段,它可以用于受控核聚变实验和高压物理领域;作为军事应用,它可以被用作炮弹和导弹的发射,以及航母舰载机的弹射等等;在工业领域,它可以用于电磁抽油机等。

舰载导弹电磁发射系统的构成

舰载导弹电磁发射系统由机械系统和电气系统构成。机械系统固定在舰艇上,由发射壳体、锁定机构、电气插头对接/分离装置、滚动机构、电枢弹射组件、缓冲组件等构成。电气系统由发射控制系统、武器控制系统、储能系统、能量控制调节系统和信息交互系统等构成。

这种导弹发射系统的工作流程为:指挥员通过武器控制系统操控整个发射系统,武器控制系统下发能量储存和导弹自检指令,能量控制调节系统通过发射平台(舰艇)为储能系统输送能源(电能)。

之后,能量控制调节系统向武器控制系统反馈储能完毕,储能的同时导弹执行自检命令,并向上级逐级汇报,在收到能力储存完毕和导弹自检正常报告后,武器控制系统将目标信息通过发射控制系统传至导弹。导弹获取目标信息并反馈后,武器控制系统下达发射命令,发射控制系统通过电磁发射装置进行导弹发射。发射完毕之后,电磁发射装置复位,进行下一枚导弹的发射准备程序。

舰载导弹电磁发射技术的优点

舰载导弹电磁发射技术是一种新概念发射技术,和传统的导弹依靠发动机推力直接发射或液压气动弹射技术相比有很大的优势。目前的舰载导弹发射方式可分为热发射和冷发射两种。西方海军现役的舰载导弹垂直发射系统采用冷发射方式,导弹在舰艇的发射装置内部点火。俄罗斯则使用冷发射方式,导弹在空中点火。

采用热发射方式发射导弹的时候,排出的热燃气会对舰艇平台和作战人员造成很大的影响。而在词啊用冷发射方式时,由于无需通风和特质的增压室来处理火箭燃气的排放问题,所以设备简单且重量轻。冷发射和热发射最大的不同点是,冷发射时不会产生大量高温高速燃气流,从而避开了垂直发射装置燃气流排导这一复杂的技术难点。

导弹电磁发射技术也是一种冷发射技术,能减少热发射技术的缺点和费用。导弹电磁发射装置利用电磁推力,无需复杂的燃气排导系统,同时彻底解决了高温燃气对发射系统的烧蚀问题。同时,它还避免了高温燃气对甲板加热现象,提高了系统的隐身性能。此外,导弹电磁发射装置还可以通过调节发射功率,发射不同类型和质量的导弹。

技术发展现状

美国海军在2008年5月开始寻求一种理想的电磁发射器设计,该研究项目的名称是高效电磁发射装置,可以在导弹的推进系统工作之前,将导弹推到一个安全的高度。而早在2004年12月,洛克希德·马丁公司就已经完成了海军型导弹电磁发射装置的试验。不过,舰载导弹电磁发射技术目前还面临着电源技术、开关技术、材料问题和驱动线圈的同步控制等方面的困难。

目前世界上主要国家都在研制多种混合动力/电力平台,这些平台将提供能够驱动电磁武器的电源,从而为导弹电磁发射装置的装舰提供了动力基础。2009年,美国通用源自公司在开展电磁飞机弹射技术研究的同时,也利用该项技术提出了采用双边直线电机和圆筒形直线电机实现导弹电磁发射的技术方案,并进行了仿真模型分析。电磁发射技术作为一种新兴的发射技术,能够为舰艇带来更多的优势,随着新材料、脉冲能源和大功率开关等技术的发展,舰载导弹电磁发射技术将取得突破。


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