直线电机优于蒸汽活塞弹射器

马萨诸塞州哈德森 -在马萨诸塞州这个乡村小镇的一条大道上，工程师正在开发世界上推力最高的直线电机。对于海军航空而言，它可能意味着蒸汽时代的结束。到2005年，海军建筑师可能会开始用EMALS(电磁飞机发射系统)取代航母上的巨大蒸汽弹射器。“我们希望用电子设备取代重型机械，”Kaman Electromagnetics公司的EMALS项目经理Wolfgang Schlegel说。根据海军合同，该计划已经达到其关键部件示范阶段，每天都会发射试验台来证明其组成部分的可靠性和可控性：控制系统，循环换流器功率调节器和线性电动机本身。

脉冲交流发电机最初是为电磁轨道火炮提供动力而开发的，包括一个以6,000转/分转速旋转的大型飞轮。在一个信号，测试物品提供多达2兆瓦的电力来驱动线性马达。循环换流器将高频交流电转换为低频交流电，供电机使用。最后，线性电动机由NdBFe磁体的模块阵列和满量程定子段组成。在航空母舰上使用时，涡轮发动机将为8兆瓦脉冲交流发电机提供输入功率，允许200千瓦的弹射器发射100，

测试夹具包括一个骑在平行轨道上的450磅支架。在中间的轨道之间居中，有一系列三个模块化定子段。固定在滑架上的一系列封装磁铁在滑架经过时与定子相互作用。在夹具的一端，一个大型气动压头推动托架经过定子，在那里它进一步加速。在另一端，一组液压缓冲器和/或牺牲泡沫块在运行结束时使托架减速。

通过对撞锤进行节流以便以各种速度将滑架传送到线性电机段，工程师可以模拟载体发射的每个阶段，而无需构建全尺寸弹射器。靠近定子的导轨旁边的一系列接近传感器记录了系统控制加速度的精度。Schlegel说，到目前为止，“我们有闭环控制和响应时间 - 我们的工作时间是微秒。”

系统功率的一个指标：4英尺的定子区域将450磅的滑架加速到7节。测试系列仍在继续，最终目标是200公尺。

如果批准生产，EMALS将为船舶设计和海军航空带来一系列改进。最大设计推力为290,000磅，EMALS的发射能力比蒸汽弹射器高出28%。无论载体是否转向风，这种改进都可以允许飞行操作。该推力是完全可控的，可以补偿阵风，并且可以比蒸汽更精确地匹配推力与飞机重量。推力的闭环控制将减少飞行员和飞机的磨损。通过一项研究，

原型磁铁和定子部分已经通过了在恶劣的海水环境中长寿的测试。Schlegel说，由于EMALS将采用模块化部分构建，因此它应该在制造业中实现规模经济，同时赋予设计人员更大的灵活性，以便将辅助发射功能应用到非常规平台上。例如，滑雪跳跃式航空母舰可以发射更重的飞机，或者载重量大的STOVL飞机可以从小型岛屿或空地上竖立的便携式EMALS发射。

由于该系统由涡轮发动机提供动力，因此它独立于航母的核电或燃油发电厂，从而提高了战术灵活性。与蒸汽弹射器的6%效率相比，该系统将大约70%的输入能量转换为飞机动能。此外，卡曼工程师设想仅使用模块化定子段的前2/3加速飞机。一旦飞机空降，剩下的三分之一将使航天飞机减速。减速将恢复一些输入能量并进一步提高系统效率。

在未来，工程师希望开发一种电动避雷器系统，用大容量涡流制动器取代目前使用的液压阻尼器。在这种情况下，减速进来的飞机可能有助于加速其他飞机起飞。在此之前，短期的回报是四个EMALS发射器将占用的空间不会超过现有蒸汽系统所需的空间，但将减少1000吨的上部重量 - 这是海军建筑师的梦想。