“電磁撬” 載重跑出286米/秒

紀(jì)中展

“電磁撬”全景圖及電磁火箭發(fā)射概念圖。

時(shí)速可達(dá)1030公里/小時(shí)，“電磁撬”上了熱搜！

這是10月19日的一則新聞：中國已經(jīng)階段性建成并成功運(yùn)行世界首個(gè)電磁驅(qū)動地面超高速試驗(yàn)設(shè)施，被稱為“電磁撬”。它可以將噸級及以上物體高速運(yùn)輸，達(dá)到每秒286米，距離音速（每秒340米）已非常接近，創(chuàng)造了大質(zhì)量超高速電磁推進(jìn)技術(shù)的世界紀(jì)錄。

這是世界首個(gè)電磁驅(qū)動地面超高速科學(xué)研究與試驗(yàn)設(shè)施，2019年10月開工建造，2021年9月完工并交付，當(dāng)年12月投入使用。整個(gè)系統(tǒng)擁有高速大推力直線電機(jī)、百兆瓦級寬頻變頻供電等關(guān)鍵核心技術(shù)，是由中科院電工所先進(jìn)電磁驅(qū)動技術(shù)研究院和山東產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院主導(dǎo)設(shè)計(jì)制造，投資33億元建造出來的大推力高速度電磁推進(jìn)裝置的重大項(xiàng)目。

“電磁撬”對于大多數(shù)人來說是比較陌生的。事實(shí)上，它屬于空氣動力學(xué)的一種試驗(yàn)設(shè)備，是在陸地進(jìn)行超音速試驗(yàn)的重要裝置，是使用電磁彈射相關(guān)技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)和測試的裝置。

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

事實(shí)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(jī)連接并推動戰(zhàn)斗機(jī)前進(jìn)的部分也可以說是一種小“電磁撬”，準(zhǔn)確的說，它是電磁推進(jìn)（彈射）裝置。

值得關(guān)注的是，此次運(yùn)行的“電磁撬”是試驗(yàn)設(shè)施，目的是用來試驗(yàn)相關(guān)的技術(shù)原理能不能實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際運(yùn)用中會碰到什么問題。

因?yàn)楦咚俚孛娼煌ā⒑娇诊w行器等先進(jìn)裝備的研發(fā)，必須要解決復(fù)雜動態(tài)過程下的空氣動力學(xué)、高強(qiáng)度先進(jìn)材料、高速測控等一系列前沿技術(shù)問題。采用電磁推進(jìn)技術(shù)建造的“電磁撬”設(shè)施，具有推力大、響應(yīng)快、精確可控等優(yōu)勢，利于解決相關(guān)的尖端試驗(yàn)和測試問題。

“電磁撬”的進(jìn)步性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：速度和發(fā)射重量不斷提升，即在改進(jìn)的過程中，包括新材料、新工藝、新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新的控制系統(tǒng)等均獲得提升，從而可以應(yīng)用到其他的電磁推進(jìn)技術(shù)中，提高試驗(yàn)和測試效率；有利于電磁推進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，可運(yùn)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(yùn)行，為我國在先進(jìn)材料、高速空氣動力學(xué)、沖擊與碰撞力學(xué)等前沿科學(xué)的研究提供了測試機(jī)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(jìn)等前沿技術(shù)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(jī)送到高空中，并提供5倍音速的初始速度，讓高超音速飛機(jī)節(jié)省大量燃油，使得這些計(jì)劃更具有可行性。

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