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九游会直营厅网站:科普丨舰载机也玩撑竿跳?解读四川舰上的电磁弹射和阻拦技术

来源:九游会直营厅网站    发布时间:2026-07-26 14:34:42

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  2025 年11 月5 日,我国第一艘电磁弹射型航空母舰福建舰入列授旗仪式在海南三亚某军港举行。此前,歼-15T、歼-35 和空警-600 三型舰载机在福建舰上成功完成首次电磁弹射起飞和着舰训练的消息,已引发全球瞩目。

  2025 年11 月14 日,我国076 两栖攻击舰首舰四川舰从上海沪东中华造船厂码头解缆启航,赴相关海域开展首次航行试验任务。这艘排水量超过4 万吨的大型舰船,是全球首艘创新应用电磁弹射和阻拦技术的两栖攻击舰,被誉为“无人机航母”。

  电磁弹射技术,我们已不陌生。而师出同门的电磁阻拦技术,又有何神奇之处?它与电磁弹射技术有何异同?接下来,我们大家一起探究电磁弹射和阻拦技术的奥秘吧!

  在现代海战中,航母发挥了非常非常重要的作用。我们都知道,航母为了可以起降舰载机,一定得安装非常大的甲板来让舰载机获得足够的起飞速度,这导致航母像机场一样庞大,大大限制了航母的灵活性。那么,有没什么办法能够让舰载机在短距离内起飞呢?科学家给出了两种不同的解决方案。

  方案之一是改造舰载机,使其具备垂直起降能力,如美国的F-35B 战斗机。这种战斗机内置超大功率的起降风扇,在起飞阶段,它先把尾部的喷射器调转至朝下的方向,然后同时开启发动机和起降风扇,升到空中后,再加速起飞,完美解决了跑道空间不足的问题。然而,由于安装了起降风扇,舰载机的载重能力必然下降,使战斗力大打折扣。

  于是,科学家又给出了第二种方案——弹射起飞。如果把舰载机比作撑竿跳高运动员,那么,弹射起飞装置就是运动员手中的跳竿。截至2024 年,男子室外跳高的世界纪录是2.45 米,撑竿跳高的世界纪录则是6.26 米!撑竿跳高运动员之所以可以跳得那么高,正是因为借助了跳竿的弹性,在起跳过程中获得了额外的弹力。舰载机的弹射起飞亦是如此。在起飞过程中,弹射装置会给舰载机施加一个推力,促使舰载机在更短的距离内达到最低起飞速度。

  一种是蒸汽弹射。蒸汽弹射装置通常安放在甲板下方。在工作时,装置内部的锅炉先产生大量水蒸气,再将水蒸气输送到储气筒里,形成高温、高压的气体。当储气筒的阀门打开时,蒸汽的压力得到释放,推动活塞带动舰载机起飞。然而,这种装置体积较大、能耗较高,而且不易维修,正在被逐渐淘汰。

  另一种是更为先进的电磁弹射。所谓电磁弹射,就是用电磁力来推动舰载机。根据中学物理知识,通电的导体在磁场中会受到力的作用,这种力被称为“安培力”。像其他力一样,安培力也是一个既有大小又有方向的矢量。在恒定磁场中,安培力的大小与导体内部的电流成正比,方向服从右手螺旋定则。一种简单的判断方法是:伸出你的右手,使四指指向电流方向,然后转动手掌,直至四指抬起时指向磁感应强度方向,此时大拇指指向的方向就是安培力的方向。

  与蒸汽弹射装置类似,电磁弹射先将电能储存在电容里,当需要弹射舰载机时,便接通电路,利用瞬间产生的巨大电流来推动舰载机。相比蒸汽弹射装置,电磁弹射装置不仅体积小,而且更加智能,能够准确的通过飞机的质量和起飞条件来实时调节推力的大小,减少对舰载机结构的额外伤害。而这一点对无人机更加重要。

  一种是蒸汽弹射。蒸汽弹射装置通常安放在甲板下方。在工作时,装置内部的锅炉先产生大量水蒸气,再将水蒸气输送到储气筒里,形成高温、高压的气体。当储气筒的阀门打开时,蒸汽的压力得到释放,推动活塞带动舰载机起飞。然而,这种装置体积较大、能耗较高,而且不易维修,正在被逐渐淘汰。

  另一种是更为先进的电磁弹射。所谓电磁弹射,就是用电磁力来推动舰载机。根据中学物理知识,通电的导体在磁场中会受到力的作用,这种力被称为“安培力”。像其他力一样,安培力也是一个既有大小又有方向的矢量。在恒定磁场中,安培力的大小与导体内部的电流成正比,方向服从右手螺旋定则。一种简单的判断方法是:伸出你的右手,使四指指向电流方向,然后转动手掌,直至四指抬起时指向磁感应强度方向,此时大拇指指向的方向就是安培力的方向。

  与蒸汽弹射装置类似,电磁弹射先将电能储存在电容里,当需要弹射舰载机时,便接通电路,利用瞬间产生的巨大电流来推动舰载机。相比蒸汽弹射装置,电磁弹射装置不仅体积小,而且更加智能,能够准确的通过飞机的质量和起飞条件来实时调节推力的大小,减少对舰载机结构的额外伤害。而这一点对无人机更加重要。

  上面我们讲到安培力的方向服从右手螺旋定则,现在让我们考虑得更广一些。在弹射舰载机时,导体棒的速度从零开始增大,在整一个完整的过程中,安培力作为一种动力出现。可是,如果导体棒自身具有初速度,那么,安培力的特性是否会发生改变呢?

  根据法拉第的电磁感应实验,我们大家都知道,当闭合回路中的导体做切割磁感线运动时,会在回路中激发出一种“感应电流”。根据楞次定律,感应电流的安培力总是起阻碍导体运动的作用。所以,当导体进入磁场时,安培力会“抗拒”导体,而当导体试图离开磁场时,安培力则会“吸引”导体。这个效应可以概括为4个字——“来拒去留”。也就是说,当导体做切割磁感线运动时,安培力总是一种阻力!这就为舰载机的降落提供了理论依据。

  在实际应用中,当降落的飞机接触甲板时,会第一时间被阻拦索“绊住”。之后,飞机拉动阻拦索,带动导体棒在磁场中做切割磁感线运动,产生安培阻力。在安培阻力的作用下,飞机的速度急剧下降,最终安全地降落在甲板上。这样一来,电磁弹射装置不但可以发射舰载机,还能回收舰载机,真正意义上实现了母舰的作用。

  四川舰的下水,大大增强了我国的远海作战能力,同时也向世界展示了我国在舰艇设计、建造技术上的创新和领头羊,将为维护地区乃至世界和平作出贡献。

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