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馬薩諸塞州哈德森 -在馬薩諸塞州這個鄉村小鎮的一條大道上,工程師正在開發世界上推力最高的直線電機。對于海軍航空而言,它可能意味著蒸汽時代的結束。到2005年,海軍建筑師可能會開始用EMALS(電磁飛機發射系統)取代航母上的巨大蒸汽彈射器。“我們希望用電子設備取代重型機械,”Kaman Electromagnetics公司的EMALS項目經理Wolfgang Schlegel說。根據海軍合同,該計劃已經達到其關鍵部件示范階段,每天都會發射試驗臺來證明其組成部分的可靠性和可控性:控制系統,循環換流器功率調節器和線性電動機本身。

脈沖交流發電機最初是為電磁軌道火炮提供動力而開發的,包括一個以6,000轉/分轉速旋轉的大型飛輪。在一個信號,測試物品提供多達2兆瓦的電力來驅動線性馬達。循環換流器將高頻交流電轉換為低頻交流電,供電機使用。最后,線性電動機由NdBFe磁體的模塊陣列和滿量程定子段組成。在航空母艦上使用時,渦輪發動機將為8兆瓦脈沖交流發電機提供輸入功率,允許200千瓦的彈射器發射100,
測試夾具包括一個騎在平行軌道上的450磅支架。在中間的軌道之間居中,有一系列三個模塊化定子段。固定在滑架上的一系列封裝磁鐵在滑架經過時與定子相互作用。在夾具的一端,一個大型氣動壓頭推動托架經過定子,在那里它進一步加速。在另一端,一組液壓緩沖器和/或犧牲泡沫塊在運行結束時使托架減速。
通過對撞錘進行節流以便以各種速度將滑架傳送到線性電機段,工程師可以模擬載體發射的每個階段,而無需構建全尺寸彈射器。靠近定子的導軌旁邊的一系列接近傳感器記錄了系統控制加速度的精度。Schlegel說,到目前為止,“我們有閉環控制和響應時間 - 我們的工作時間是微秒。”
系統功率的一個指標:4英尺的定子區域將450磅的滑架加速到7節。測試系列仍在繼續,最終目標是200公尺。
如果批準生產,EMALS將為船舶設計和海軍航空帶來一系列改進。最大設計推力為290,000磅,EMALS的發射能力比蒸汽彈射器高出28%。無論載體是否轉向風,這種改進都可以允許飛行操作。該推力是完全可控的,可以補償陣風,并且可以比蒸汽更精確地匹配推力與飛機重量。推力的閉環控制將減少飛行員和飛機的磨損。通過一項研究,
原型磁鐵和定子部分已經通過了在惡劣的海水環境中長壽的測試。Schlegel說,由于EMALS將采用模塊化部分構建,因此它應該在制造業中實現規模經濟,同時賦予設計人員更大的靈活性,以便將輔助發射功能應用到非常規平臺上。例如,滑雪跳躍式航空母艦可以發射更重的飛機,或者載重量大的STOVL飛機可以從小型島嶼或空地上豎立的便攜式EMALS發射。
由于該系統由渦輪發動機提供動力,因此它獨立于航母的核電或燃油發電廠,從而提高了戰術靈活性。與蒸汽彈射器的6%效率相比,該系統將大約70%的輸入能量轉換為飛機動能。此外,卡曼工程師設想僅使用模塊化定子段的前2/3加速飛機。一旦飛機空降,剩下的三分之一將使航天飛機減速。減速將恢復一些輸入能量并進一步提高系統效率。
在未來,工程師希望開發一種電動避雷器系統,用大容量渦流制動器取代目前使用的液壓阻尼器。在這種情況下,減速進來的飛機可能有助于加速其他飛機起飛。在此之前,短期的回報是四個EMALS發射器將占用的空間不會超過現有蒸汽系統所需的空間,但將減少1000噸的上部重量 - 這是海軍建筑師的夢想。
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