《军武次位面》作者：军武菌

电磁弹射小车测试

据央视网报道，有视频显示，003号航母“福建”舰前方的水面上激起了大水花，据说在此之前还看到了一个红色的方形物体从甲板上飞出，坠落于水中。

▲央视网报道

▲福建舰将一小车弹射入水激起浪花

▲福建舰上的神秘红色小车

结合国内外航母的建造流程，这是“福建”舰正在对电磁弹射器进行“静载”（dead load）弹射试验，是一艘有弹射装置的航母在交付前、大修后都要进行的必要试验。

▲ “福特” 号航母“打水漂”

所谓的 “静载” 弹射是针对弹射装置而言的，即所弹射的载荷是静止的、无动力的，而舰载机在弹射时，除了弹射装置给予的加速度外，自身的发动机也给予了很大的推力。

即然不需要载荷有动力，“静载” 弹射试验所使用的“弹射小车”实际上就是个装有四个轮子的大铁块，只能在电磁弹射器的作用下向前加速，通常还会刷上醒目的红色油漆。

▲“布什”号航母上的弹射小车

弹射小车虽然就是个大铁块，但是它是舰载机上舰试飞前对电磁弹射器的最后一道检验工序，也是航母进行海试前的最后几项主要工作。

▲第一视角感受下电磁弹射

相比于蒸汽弹射器，电磁弹射器的优势就是具有闭环反馈和更加灵活的推力操控，不仅可以发射更重的舰载战斗机，也可以用于发射更轻的舰载无人机，而且推力更加线性，对舰载机的损伤更小。

所以，为了保证电磁弹射器对不同重量的飞行器，都能保证在跑道内加速到起飞速度，弹射小车的重量是可以改变的，可以在其内部增加或者减少配重。

▲30多吨重的小车落入水中激起水花

对不同重量的弹射小车进行电磁弹射，并不只是保证把弹射小车顺利弹入水中就可以了，而是要检测弹射小车是否在预定距离上达到了预定速度。

最终要得到的是舰载机重量、电磁弹射器线性变化的推力、加速距离、加速时间之间的匹配关系，建立起一个数学模型，以便后期应对更加复杂的起飞条件，比如风向、风力、航速，等等。

而这也是电磁弹射器除了准备时间短、维护成本低、占用空间小外，相对蒸汽弹射器的一大重要优势：闭环操控、操作自由度高、适应性好。

▲电磁弹射和蒸汽弹射的原理区别

在弹射小车的前方，安装有一段固定于车头两侧的钢索，试验开始时将其套在电磁弹射装置的牵引器上，并操作牵引器拉紧钢索；

▲弹射小车通过钢索和牵引器连接

弹射小车的后方，则通过钩锁与甲板固定，在电磁弹射器达到一定推力前，钩锁用于固定弹射小车，一旦弹射操作官按下弹射按钮，钩锁当即解开，弹射小车在牵引器的拉动下向前加速。

▲释放钩锁，小车弹射而出

最终，弹射小车在3秒左右的时间内飞出甲板，在空中做了一会儿平抛运动后坠入水中，有时候速度太快，弹射小车还会在水面上打出几个水漂。

弹射小车落水以后，还可以再打捞起来，吊上甲板再次进行弹射，而且本来就是个大铁块，即便重重砸在水面上也摔不坏，顶多脱落几个轮胎，再装上去就是。

▲打捞起来再弹一次

所以，“静载” 弹射试验主要就是三个目的。

一是安全，电磁弹射器是一个技术含量极高的工程体，即便是美军已经建成的福特号，美国海军依然认为福特号上的电磁弹射器还未达到可靠性目标，所以不可能上来就让飞行员驾驶舰载机上去试飞。

二是成本，对于电磁弹射器而言，试验中要获取的数据只有舰载机离开甲板前的这一段，只要弹射速度达标，至于是否能真的起飞，那是飞行员的事情，所以也没有必要设计个等比例的舰载机模型进行试验，一个弹射小车就够了，不仅能重复利用，摔坏了也不心疼。

▲远处的打捞船早已准备就绪

三是高效，“静载” 弹射试验通常要进行上千次，使用弹射小车更便于改变配重，以及安装一些基本的探测仪器。

本月内，曾有国外的卫星拍到 “福建” 舰在港池内移动了一段距离，一些拖船也改变了位置，当时有网友认为是 “福建” 舰即将进行海试的征兆，但其实就是为 “静载” 弹射试验腾地方罢了。

虽说“静载”弹射试验结束后，通常就要进行海试了，但是这个时间也不会短，美国在2015年6月，在纽波特纽斯造船厂附近的詹姆斯河对 “福特” 号进行了“静载”弹射试验，但是直到2017年才开始海试。

▲福特号前往纽波特纽斯造船厂的路上

这其中，不排除“福特”号的电磁弹射器存在一些技术问题，因为在当时的第一次公开试验中，“福特”号的电磁弹射器就出现了故障，操作官按下按钮后，并没有成功启动电磁弹射器。

后来，美海军表示那只是组件间的通信出现了问题，只是一些“小挫折”，很快就重新组织了试验，但五角大楼在2020年评估后，认为“福特”号上的电磁弹射系统“经常发生故障且不可靠”，美海军则预计在2030年代之前，都无法达到可靠性目标。

▲“福特” 级航母的电磁弹射器

我们“福建”舰的电磁弹射系统设计和“福特”号不一样，技术上也有后发优势，时间可能不用花那么久，但至于“福建”舰何时可以开始海试，咱还是静等官宣吧，急也急不来。

其实这次进行的“静载”弹射试验，肯定不是“福建”舰电磁弹射系统的第一个试验项目，因为在“静载”弹射试验之前，还要进行至少上千次的“空载”弹射试验，即不加任何载荷进行弹射。

而在舰上“空载”、“静载”弹射试验之前，还会在路基试验场进行相同的“空载”、“静载”弹射试验。

比如在2014年，美国海军就已经在位于新泽西州麦奎尔-迪克斯-莱克赫斯特联合基地的海军航空系统司令部，进行了和“福特”号上电磁弹射系统相同的路基电磁弹射试验，用的弹射小车都是一模一样的。

▲美海军路基电磁弹射试验

不仅如此，在陆基电磁弹射试验中，不仅有“空载”、“静载”弹射试验，还会有飞行员驾驶舰载机进行真正的弹射起飞，美军在一年内就用莱克赫斯特基地的陆基电磁弹射设施测试了3400个弹射小车和452架舰载机。

所以，我们现在看到“福建”舰在进行“静载”弹射试验，说明这套电磁弹射系统已经在路基上测试过了，甚至都已经有歼-15T用过了这套电磁弹射系统，只不过保密需要，我们并没有看到。

早在2017年的时候，央视新闻中特约评论员海军少将尹卓就曾透露，歼-15T已经进行了上千次的弹射实验，只不过当时还不知道003用的会是蒸汽弹射还是电磁弹射。

“福建” 舰服役后，中国将真正成为继美国之后，全世界第二个实现舰载机电磁弹射技术的国家，但我们都知道，电磁弹射最难的地方不在于弹射，弹射不过就是控制一组组线圈分别拉动和推动牵引器向前。

▲电磁弹射的原理其实很简单

电磁弹射上舰真正的难点在于它的第一个字：电

相比于蒸汽弹射，电磁弹射有着极高的能量利用效率优势（蒸汽弹射的效率是5%，电磁弹射的效率能达到95%以上），但是电磁弹射会在短时间内给全舰带来极高的电力负荷。

以美国“福特”级航母为例，每台电磁弹射器运作时，将在3秒左右的时间内输出1.6亿瓦的功率。

咱们“福建”舰有三台电磁弹射器，要也以这个功率计算的话，三台电磁弹射器同时全功率运行，相当于同时启动3.2万台1.5匹的空调，而这部分电力还要在45秒的时间内充能完毕。

▲“福特”号的综合电力系统（英文机翻）

以前，我们认为这么大的功率输出，只有核动力航母可以做到，常规动力航母是无法使用电磁弹射的，但其实有一个人曾经说过：

“常规动力航母也能上电磁弹射，只要在储能技术、直线电机技术、弹射控制技术、大功率转换技术上过关，并配属大功率燃机即可。”

说出这话的人就是马伟明院士，他和他的团队开发出的 “舰船综合电力系统” 、 “中压直流配电系统” 就是 “福建” 舰成功应用电磁弹射的技术支撑。

而且，得益于后发优势，“福建”舰电磁弹射使用的中压直流要比“福特”号的中压交流更加先进、稳定可靠，这一点可以看 “福建” 舰何时通过“静载”弹射试验进入海试来确定，让我们拭目以待。