【導讀】今天看見了一位磚家關于航母電磁彈射的解讀，覺得很有意思，見證了小知識大智慧。電磁彈射原理，說白了不過是建立在安培定理和安培力的基礎上。而這些我們在高中物理課本上就已經學過了。本文這位磚家江永通俗易懂的話來講解航母電磁彈射。預知詳情請看下文。
今天看到了馬總的那片報告文學一樣的東東，我就特意去百度了下馬總。還是第一次聽說馬總。看到馬總的一些科研成果，我忽然有點懂了~~
下面就我個人的理解，隨手寫了點東西，各位稍微看看撒~~
電磁彈射的原理，說白了不過是建立在安培定理和安培力的基礎上。這些東西我們在高中物理課本上就已經學過了。電磁炮的原理其實跟電磁彈射是一個概念。
如上圖，就是電磁彈射和電磁炮的原理。
就是通電導體在磁場中受力。
我們用左手定則可以判定支架上承受的力方向是向左的，大小為
f=ILB
式中f為受力的大小；I為導體中電流的大小；L為導體長度；B為磁場強度。（電磁彈射如果用電磁炮方式來做的話，會死人的，現在的電磁彈射一般是用高功率直線電機來做的，這里僅僅是說下原理而已。）
但是，現實可不是這么簡單。
要實現電磁鐵彈射，有三點需要解決：
1、直流線電機
2、大容量儲能電容
3、變頻器
電磁彈射理論上來說確實很叼，但是再實際應用中卻困難重重。其中的一個重要問題就是電，或者說強大的電流~~
[page]
再航母有限的空間上，L這個東西直接跟航母空間有關；B這個是磁場強度，能提高也有限。那么就只有I，電流了。從原理公式上可以看出，電流越大，電磁彈射所能提供的力就越大，能夠推動的飛機噸位越大，獲得的速度越大。（用電池來儲存電能以供應電磁彈射，很多大程度上就是在扯淡。電池的充放電效率太低了。所以說，要搞電磁彈射，三要點里就有大容量的電容器。）
電磁彈射的三要點上面已經說了，也說了電磁彈射需要消耗大量電能，下面根據我的專業來分析一下。
我可以算是搞電力工程吧，雖然跟這邊不怎么搭。不過吧里可能也有兔紙們知道我搞撒子的。沒錯就是做直流輸電工程的。這里主要涉及到了交直流轉換的問題，這就跟電磁彈射方面的應用有一些重疊區，所以我就來扯淡下~
直流線電機和大容量電容我不好說，這塊不是我的專業。土鱉的大容量電容這東西不落后就是了。直流線電機我不懂，我不敢亂講。
我重點要說的就是其它東西了。
變頻器，這個玩意主要用途就是改變頻率。直流電可是沒頻率的~~只有交流電才有頻率一說。
變頻器的原理，就是先把交流電變成直流電，然后再把直流電變成交流電。那我們不禁要問了~（尼瑪，這是精英體啊。。）為毛交流變直流，直流又變回交流啊？有意義么？
當然有意義~~舉個例子，本子的電網是兩個頻率的，一個是50HZ，一個是60HZ的。問題來了，我們都知道頻率不同的兩個電網是沒辦法直接進行聯網的，除非你想玩電網崩潰解列~可是兩個電網獨立運行的話，又不便于電力的調配什么的。這個時候該怎么辦？
答案就是，使用直流輸電把兩個不同頻率的電網進行聯系。具體方法就是在系統1這里建立一個整流站，把頻率為50HZ的交流電變成直流電，然后通過直流輸電線路輸送到系統2那里的逆變站。然后再把這個沒有頻率的直流電變換成頻率為60HZ的交流電~如果整流站和逆變站的設備都在同一個變電站，那么我們管這個站叫做背靠背。。。好吧，很邪惡對不對？
說了這么多，就是想形象的具化這個變頻器的工作原理。在直流輸電工程中，這個進行交直流互換的玩意叫做換流閥，而我接觸的這行，換流閥的電壓等級基本上就是50萬伏起步，再往上一步就是80萬伏，再上一步就是100萬伏。而現在土鱉國內就有一條在建的試驗性質的100萬伏的直流輸電工程。這個可是獨步全球的東西哦~~可以說是世界一流哦，超一流哦~~
而且，這個換流閥啊，它是國產的哦~~親，國產的吶。我的頂頭上司就在生產廠家駐廠監造80W伏的換流閥哦親們~~
那么好吧，各位兔子們覺得這個變頻器還很高端么？嘛，也就那么回事嘛~~（注，直流并非無頻率，而應該是頻率為0，這里特意說明下，文中是為了好理解）
但是有個問題很重要。什么問題呢？
航母它不同于陸地，航母上可是寸土寸金都不止啊。
在陸地上我們可以把用于交直流轉換的玩意做很大很大，但是在航母上不行啊。。
就拿我前段時間的工作來說，我現在做FPT試驗，屏柜需要使用直流電，在調試車間有兩個整流柜，就是把咱們普通交流電整流成100伏的直流電，這個東西容量有限，但是占的地兒可不小~一個整流柜可比當年老娘出嫁時候準備的大木箱子大的多了，而且重的多了，能夠通過的電流還有限，電流大點就燒掉~嗯，這是直流設備的通病，過負荷能力低。。就這樣，這也不過是220/380V的常用電吶~~
各位筒子們，我們這船上的電是哪里來的？是不是發電機組發的電？我們知道，交流發電機組通常是同步發電機，容易調控，而直流發電機卻跟交流發電機結構上有很大不同。這個時候就要考慮個問題了，我這船上有限的空間改裝哪種發動機？？直流的？還是交流的？
通常來說，一般不會只有一組發電機。萬一歇菜了，那找誰哭去啊？肯定是有冗余的拉。
還是說這個發電機的選擇問題。交流還是直流？我們知道的，電磁彈射需要用到直流電，但是航媽上不是所有設備都使用直流電啊。。這可腫么辦呢？
選直流發電機組吧，發出來的電還得轉成交流電，而且直流發電機組本身需要的勵磁電流就比較大，挺麻煩的，選交流發電機組吧，一樣還要轉成直流電。為撒？因為特么的用于彈射的電容只能用直流才可以充電啊。。。
這樣的話，總是繞不開有個整流設備。。。有這個東西，一是占空間，二是電能轉化率，三是發熱、絕緣什么亂七八糟的玩意~（按我的理解，一般電廠發出來的電壓等級是6~10kV，這個電壓級別的換流器跟我接觸到的超高壓、特高壓換流閥在體積上什么的有區別，但是相對于艦體還是太大。。）
要不，直流發電機組、交流發電機組同時都要有？額，這也有點問題。。兩種發電機結構什么的有差異。。要搞同軸上兩種轉子外加兩種定子。。。尼瑪，有么有這么煩啊？
[page]
這不成那不成，到底腫么辦？
所以，大家看馬總的成果“馬偉明十年磨一劍，成功研制出世界首臺交直流雙繞組發電機 ”。筒子們，這個玩意可是個好東西~~特別特別好用的東西~顧名思義，這個交直流雙繞組發電機就是同一臺機組可同時發交流電和直流電~
前面我啰嗦了半天的問題在這個發電機面前都是浮云~~
對大電容進行充電的時候很容易造成系統電壓降低，同理，大電容放電的時候會導致直流系統電壓升高。這個道理跟電力系統中的無功補償完全一個道理的~~另外還有一點必須明白，直流系統的過負荷能力相對交流系統而言低了不是一點的問題。直流系統的瞬間過負荷能力這么來說吧，只能承受1.4倍左右的額定電流數秒。這個跟交流系統差遠了。。。這也是直流系統特性所決定的。
現在我們面臨的問題就是，如何把這個交直流雙繞組發電機做大，使它能夠滿足電磁彈射所需要的巨大電能。還一個問題就是發電量中直流/交流各自占有的比例。當然最核心的問題就是這個雙繞組發電機的容量到底可以做到多大。這才是能夠徹底拋開各種換流設備的基礎。如果能夠在裝機容量上獲得一個突破，我想，實現電磁彈射就不是夢了。
我們褲衩不妨紅一點，電磁彈射技術肯定是一個系統工程。馬總的這個交直流兩繞組發電機已經有樣機，那么其它配套系統呢？比如說大容量電容，直流線電機如果能夠跟的上進度~~
筒子們，你們覺得靠譜么？反正我覺得電磁彈射這塊應該有了階段性的成果。如果褲衩紅一點，樂觀一點，我就預測，可能第一艘或第二艘國核媽會有電磁彈弓~~期限就算10年吧~
這個圖中的整流設備就是我說起的換流閥設備，強迫儲能裝置就是我所說到的大容量電容。
補充一點，關于這個交直流雙繞組發電機的模型，我想找點論文資料看的，但是網上的論文都收費。。。所以我推測了下這個發電機的構成和特性。這里，必須要說明一下，馬總這個發電機中的直流發電機部分是建立在其自己的理論體系上的，就是“十二相發電機整流供電系統的基礎理論體系”。由這個理論支撐下造出來的直流發電機結構必然是與常規直流發電機不同的。具體的我就不說了。根據我的推斷，這個交直流雙繞組發電機是同軸雙轉子共定子發電機。就是說，軸上有一個直流轉子，一個交流轉子，兩個轉子之間是電氣絕緣的，它們公用勵磁耦合。
另外這個交直流兩繞組發電機的額定功率P，應該是交流發電部分額定功率P1與直流發電部分額定功率P2的和。就是P=P1+P2。而且這個P1與P2是可調的。也就是說可以根據艦上的用電需求對交流直流比例進行調整！這才是逆天所在~~
相關閱讀：
