从 0 到 1 与从多到瘫：中美电磁弹射发展反差之谜
从 0 到 1 与从多到瘫：中美电磁弹射发展反差之谜
为什么中国在航母电磁弹射技术上实现了从零到一的突破，而拥有十艘核动力航母的美国却迟迟未能实现这一技术？关键在于交直流电的抉择。本文将为您揭示中美两国在电磁弹射技术发展道路上的不同选择及其背后的原因。
电磁弹射装置本质上是一个直线电动机，其工作原理与银行电动门相似，通过推杆对目标施加力来实现推动。在日常生活中，无论是使用交流电还是直流电，电机的能耗都能轻松满足需求，供电模式的影响并不大。然而，当这种技术应用到航母上时，情况就完全不同了。
航母上的电磁弹射装置需要在2秒内将至少30吨的飞机加速到300公里/小时以上，瞬间功率需求高达200兆瓦。这种巨大的能量需求远远超出了普通电机的供电能力，因此必须寻找全新的供电方式，既要能够实现瞬间大功率输出，又不能对全舰的功率负载造成波动。
为了解决这一难题，核心思路是采用一种特殊的供电方式：通过舰内常规电路对储能装置进行充电，然后在需要时一次性释放能量，形成强大的爆发力。这种供电方式既能满足弹射所需的峰值功率需求，又不会对舰艇的综合电力系统造成破坏。
虽然需求明确，但中美两国在供电方式的选择上却走向了不同的道路。美国军舰采用交流供电系统，电路负载波动较大，难以使用稳定输出能量的组件。因此，美国选择了金属飞轮储能的方式来解决能量存储和释放的问题。
美国采用的金属飞轮储能系统通常由高强度合金制成，质量巨大，并配备有旋转电机，由舰上综合电力系统驱动。在弹射前，电机将飞轮加速旋转，将电能转化为机械能储存；当战机准备就绪时，接通放电电路，飞轮再将储存的机械能转化为电能输出，实现弹射。
然而，这种复杂的系统带来了诸多问题。首先，能量转换过程中的损耗较大，为了降低损耗，需要在飞轮系统中抽真空以减少空气粘性损耗，并采用磁悬浮结构来降低机械摩擦耗能。这些降损手段虽然有效，但也增加了系统的复杂性，降低了稳定性，导致故障率上升。
即使采取了各种降损措施，能量转换过程中的损耗仍然不可避免。随着动能的消耗，飞轮转速会逐渐降低，导致放电峰值功率下降。据统计，平均每四次弹射就需要重新对飞轮进行充能，效率非常低下。
为了解决这一问题，美国又开发了一套复杂的控制系统来管理飞轮装置的充放电过程。该系统包含3组共12个飞轮，对应4条弹射跑道。然而，这种复杂的系统也带来了新的问题：任何一个飞轮出现故障，都会导致对应的弹射跑道无法使用。这也是福特号航母电磁弹射器迟迟未能正式交付使用的主要原因之一。