“電磁撬” 載重跑出286米/秒

紀中展

“電磁撬”全景圖及電磁火箭發(fā)射概念圖。

時速可達1030公里/小時，“電磁撬”上了熱搜！

這是10月19日的一則新聞：中國已經階段性建成并成功運行世界首個電磁驅動地面超高速試驗設施，被稱為“電磁撬”。它可以將噸級及以上物體高速運輸，達到每秒286米，距離音速（每秒340米）已非常接近，創(chuàng)造了大質量超高速電磁推進技術的世界紀錄。

這是世界首個電磁驅動地面超高速科學研究與試驗設施，2019年10月開工建造，2021年9月完工并交付，當年12月投入使用。整個系統擁有高速大推力直線電機、百兆瓦級寬頻變頻供電等關鍵核心技術，是由中科院電工所先進電磁驅動技術研究院和山東產業(yè)技術研究院主導設計制造，投資33億元建造出來的大推力高速度電磁推進裝置的重大項目。

“電磁撬”對于大多數人來說是比較陌生的。事實上，它屬于空氣動力學的一種試驗設備，是在陸地進行超音速試驗的重要裝置，是使用電磁彈射相關技術進行試驗和測試的裝置。

什么是電磁推進（發(fā)射或彈射）技術？這是一種利用電磁力，將物體驅動到高速或超高速的發(fā)射技術。具體來說，它可以將電磁能變換為發(fā)射載荷所需的瞬時動能，在短距離內將負載加速至高速，可突破傳統發(fā)射方式的速度和能量極限，目前主要應用方式包括電磁彈射、電磁軌道炮以及電磁推射。

事實上，在我國第三艘航空母艦福建艦安裝的電磁彈射裝置上，電磁彈射軌道與戰(zhàn)斗機連接并推動戰(zhàn)斗機前進的部分也可以說是一種小“電磁撬”，準確的說，它是電磁推進（彈射）裝置。

值得關注的是，此次運行的“電磁撬”是試驗設施，目的是用來試驗相關的技術原理能不能實現，在實際運用中會碰到什么問題。

因為高速地面交通、航空飛行器等先進裝備的研發(fā)，必須要解決復雜動態(tài)過程下的空氣動力學、高強度先進材料、高速測控等一系列前沿技術問題。采用電磁推進技術建造的“電磁撬”設施，具有推力大、響應快、精確可控等優(yōu)勢，利于解決相關的尖端試驗和測試問題。

“電磁撬”的進步性主要體現在以下幾點：速度和發(fā)射重量不斷提升，即在改進的過程中，包括新材料、新工藝、新的結構設計和新的控制系統等均獲得提升，從而可以應用到其他的電磁推進技術中，提高試驗和測試效率；有利于電磁推進技術的廣泛應用和快速發(fā)展，可運用于軍用的電磁炮、電磁彈射器和民用的火箭發(fā)射等。

“電磁撬”的成功運行，為我國在先進材料、高速空氣動力學、沖擊與碰撞力學等前沿科學的研究提供了測試機會，也將帶動磁懸浮、航空器與地面高速裝備的超高速電磁發(fā)射與推進等前沿技術的快速發(fā)展。比如，我國正在研究多種可以用來洲際飛行的高超音速飛行器等。“電磁撬”可以直接把高超音速飛機送到高空中，并提供5倍音速的初始速度，讓高超音速飛機節(jié)省大量燃油，使得這些計劃更具有可行性。

未來，這些發(fā)展將為我國在電磁驅動及相關領域的研究開發(fā)、成果轉化創(chuàng)造出更有利的條件，幫助我們在此領域占據世界領先位置。