5月28日,，美國總統(tǒng)特朗普突然宣布，要用傳統(tǒng)蒸汽動力彈射器取代電磁彈射系統(tǒng)在航空母艦上的應用,。與此形成鮮明對比的是,，中國彈射之父馬偉明院士表示，我國電磁彈射技術領先于美國,，相對于蒸汽彈射功能提高了一倍以上,。作為現(xiàn)代航母的關鍵技術，國防核心實力的標志性技術之一,，電磁彈射技術也是重要的軍民兩用技術,，比如，磁懸浮列車的啟動使用的就是電磁發(fā)射技術,。作為軍民融合硬科技系列報告的第三篇,，本文對我國電磁彈射技術的軍民兩用進行解讀和展望,。
電磁彈射技術原理與主要應用
（一）技術概述
電磁彈射是一種新型的直線推進技術,，是采用電磁能量來推動被彈射的物體向外運動,，適用于短行程發(fā)射大載荷，在軍事,、民用和工業(yè)領域具有廣泛應用前景。電磁彈射技術是對蒸汽彈射技術的一種迭代,，通過電驅(qū)動代替?zhèn)鹘y(tǒng)蒸汽驅(qū)動的方式進行機械發(fā)射,。
電磁彈射技術最廣為人知的運用是在航空母艦彈射器上，其中美國經(jīng)過了30年的研發(fā)周期,，由國防采購商通用原子能公司（General Atomics）研制了飛機電磁彈射系統(tǒng)EMALS,，并在福特級航母上搭載服役。我國在航母艦隊領域起步較晚,，但在綜合電力推進系統(tǒng)中已取得關鍵突破和自主可控的能力,，電磁彈射系統(tǒng)在國產(chǎn)航母中搭載可期。
?。ǘ┘夹g原理及組成
電磁彈射系統(tǒng)的技術原理是采用電能轉化為磁能進而轉化為載荷所需動能來推動物體快速達到一定速度,。其系統(tǒng)由直線電機、儲能系統(tǒng),、控制系統(tǒng)和電力電子系統(tǒng)等組成,，其中直線電機是電磁彈射的動力裝置，儲能系統(tǒng)負責從航母配電系統(tǒng)中獲取,、儲存和釋放大量能量,，電力電子系統(tǒng)負責控制脈沖放電，控制系統(tǒng)負責綜合處理各種信息,，詳見下圖：
電磁彈射系統(tǒng)技術原理圖
?。▓D片來源：根據(jù)《電磁彈射的發(fā)展和應用前景》整理）
與蒸汽彈射相比，電磁彈射具備四個方面的顯著優(yōu)勢：一是電磁彈射器構成組件較少,，體積約等于蒸汽彈射器的一半,，為航母節(jié)省了大量的戰(zhàn)斗單元搭載空間；二是電磁彈射器運營損耗小,，而蒸汽彈射機械磨損嚴重,，損耗較大，運轉費用占整個航母全部設備維護費用的80%以上,；三是電磁彈射器輸出功率遠高于蒸汽彈射器,，有利于艦載機的快速彈射起飛；四是電磁彈射器可彈射一般艦載機和艦載無人機,，而蒸汽彈射無法彈射艦載無人機,。
（三）各國技術進展比較
如下表1所示，當前10個擁有航母的國家中，美國共擁有“小鷹”級,、“尼米茲”級和“企業(yè)”級在內(nèi)的13艘大型航母,。在電磁彈射領域，美國處于第一梯隊,，其中EMALS已裝備福特級航母,，日出動艦載機架次可達270-310架次。馬偉明院士曾表示：“我國電磁彈射技術具備上航母的條件,，且技術上明顯領先美國”,，因此，也列為第一梯隊的范疇,。而俄羅斯目前正致力于研制一種新型航母艦載機彈射系統(tǒng),，投資800億盧布，據(jù)判斷該系統(tǒng)應為電磁彈射系統(tǒng),。而第三梯隊的英國和法國則處于經(jīng)濟考慮或安全考慮,，均宣布放棄電磁彈射的自主研究計劃，轉而向美國進行采購,。其他擁有航母國家如意大利,、泰國等目前多以垂直/短距起飛和滑躍式起飛為主要起飛方式，未納入本文比較,。
表1 電磁彈射技術的三大梯隊
電磁彈射技術的軍民應用
電磁彈射所用到的技術本身就有很多是從民用領域衍生而來的,，比如高鐵上的IGBT模塊，是推動在電磁彈射技術中有效實現(xiàn)電能控制和轉換的電力電子器件,。儲能,，尤其是大容量的儲能是分布式能源發(fā)展的關鍵。電磁彈射技術正持續(xù)向著提高彈射質(zhì)量和出口速度等方向發(fā)展,。隨著技術的進展,，未來可有效推動的應用領域如下：
一是在武器裝備科研生產(chǎn)領域，電磁彈射技術可應用于火箭彈的發(fā)射,。我國火箭彈技術較為成熟,，且研制、生產(chǎn)成本低,，精準度高,，但最大的問題是在高原山地地區(qū)因空氣稀薄導致“燃燒不充分”。采用電磁彈射技術能夠有效解決該問題,，且能夠極大提升火箭彈的威力,。電磁炮也是重要應用，利用電磁系統(tǒng)中電磁場產(chǎn)生的洛倫茲力來對金屬炮彈進行加速,，使其達到打擊目標所需的動能,，與傳統(tǒng)的火藥推動的大炮,，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。采用電磁彈射技術一次性發(fā)射多架無人機,，形成強大的“蜂群”效應,，在未來的大規(guī)模無人作戰(zhàn)系統(tǒng)中也大有用武之地。另外,，電磁彈射技術還可以用于魚雷發(fā)射,、防空電磁炮等多個領域。
二是在軌道交通領域,，磁懸浮技術涉及到的電磁驅(qū)動技術,，本質(zhì)上和航母上的電磁彈射類似。只不過電磁彈射技術所需要的能量和加速度要比磁懸浮高至少一個數(shù)量級,。近日我國時速600公里的高速磁懸浮試驗樣車正式下線，標志著我國在高速磁懸浮領域取得重大突破,。在各種中長距離交通工具中,，高鐵時速一般是300公里，飛機時速一般是900公里,，磁懸浮列車時速處于二者之間,，尤其是在近距離領域，補充了一種新的交通出行選擇,。上海磁懸浮專線2006年就已經(jīng)投入商業(yè)運營,。
三是在物料輸送和搬運傳輸領域，利用電磁彈射裝置中的直線電機作為核心拖動技術生產(chǎn)的郵政包裹自動分揀系統(tǒng)在我國已經(jīng)投入使用,。利用電磁彈射原理的分揀系統(tǒng)分配精準,、性能穩(wěn)定，效率翻番且自動化程度高,。在工廠自動化中,，這樣的技術也可以應用于對移動機構的定位、執(zhí)行元件的性能及控制要求較高的場景,。
四是在商業(yè)航天領域,，電磁彈射技術未來可能部分或完全替代運載火箭，利用電磁力加速衛(wèi)星,、飛船等有效載荷穿過大氣層進入太空,，從而實現(xiàn)新型航天器的低成本重復發(fā)射，遠期用于實現(xiàn)未來航天器的天地往返,。2017年初,，有媒體報道，航天科工將研發(fā)兩款由地面大型電磁彈射系統(tǒng)發(fā)射的運載火箭,，分別為羽舟系列電推火箭系統(tǒng)和輕舟系列液體運載火箭,，預計于2020年完成電磁發(fā)射演示系統(tǒng)建設及原理驗證試驗,。此外，電磁彈射技術還可以應用于空間軌道轉移器,。
此外,，在基礎科學領域，電磁彈射技術還可用于高壓物理實驗,、慣性約束核聚變,、電磁金屬成形等領域的研究工作。
推動電磁彈射技術發(fā)展的對策建議
相較于美,、英,、法等發(fā)達國家，我國電磁彈射已經(jīng)突破了技術瓶頸,。但在應用方面,，還落后于美國，如何發(fā)揮好電磁彈射技術革命性的技術潛力就成了當前必須考慮的一個核心關鍵問題,。在未來推動電磁彈射技術的發(fā)展中,，提出對策建議如下：
（一）方向上要“不畏浮云遮望眼”
雖然特朗普以技術過分先進、造價過分高昂為由宣布要放棄電磁彈射的應用,，但從國家戰(zhàn)略,、技術進展及未來拓展應用考慮，我國宜保持戰(zhàn)略定力,，進一步推動相關研究,，保持電磁彈射技術的國際領先性，確保主導權和主動權,。
?。ǘ蒙弦鞍倩R放、百家爭鳴”
如前所述,，電磁彈射技術不僅在軍事領域有戰(zhàn)略意義,，在民用領域的應用空間也十分巨大。我國電磁彈射技術所取得的突破,，也得益于國內(nèi)雄厚的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎,，建議進一步采取措施，鼓勵電磁彈射技術和產(chǎn)品研究的軍民融合,，一方面進一步完善武器產(chǎn)品,，更重要的是，加快電磁彈射相關技術在航空航天,、交通裝備,、物流裝備和基礎研究等領域推廣，帶動更多民用高端裝備產(chǎn)品的研發(fā),，促進供給側結構性改革,。
表2 電磁彈射技術市場規(guī)模判斷（單位：人民幣）
?。〝?shù)據(jù)來源：Wind相關數(shù)據(jù)，產(chǎn)新智庫估算）
（三）重視電磁彈射技術產(chǎn)業(yè)鏈建設
在研究層面,，電磁彈射技術的基礎研究投入大,、周期長，需要國家層的科研計劃統(tǒng)籌推動,；在應用層面,，電磁彈射技術的應用空間巨大、涉及面廣,，但部分應用屬于革命性的迭代,，難度較大。產(chǎn)學研政軍協(xié)同,，構建電磁彈射從基礎研究到應用研究再到商業(yè)化的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展優(yōu)勢勢在必行,。充分發(fā)揮軍工集團的基礎優(yōu)勢，打造電磁彈射技術應用與推廣的龍頭企業(yè),，并鏈接配套企業(yè),，打造參與國際市場競爭的利益綜合體。
