第三百一十四章 星球大战计划9

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莫卫东一脸略带不好意思地真诚道歉：“其实我也不是太懂，对于科技方面的了解非常皮毛，很业余的。解释得肯定很不到位，但车上还真没有这方面的专家。嘿嘿嘿嘿，石化跟您说，就是我们基地里，科研院是建立起来了，所谓专家成百上千，但真正的能详细透彻给您解释电磁弹射航天飞机的还真是一个都没有，即使华夏科学院也同样一个的都没有。毕竟在位面世界发展到二十世纪九十年代的时候，科学的轨迹就定位在火箭推进上面呢。”

吕清广也笑，表示专家什么的自己并不看重，事情说清楚就行。

庄有德和陈宇同时跟着笑，一幅其乐融融的画卷，惟独慈悲大妖王是败笔，他至始至终没一点儿表情。

做完了铺垫，莫卫东回归正题：“电磁弹射器的发射端主体可以看成是电磁线圈炮的放大版。在光伏系位面世界，1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接电流表。他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现，铁环并不是必须的。拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生，只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。在此以后就有人开始设想电磁线圈炮。1845年，有科学家在理论试验中将一个金属柱抛出20米；1895年，美国有项专利设计了理论上能够将炮弹抛射230千米的线圈炮；1900年，挪威物理学教授克里斯坦·勃兰登获得三项关于电磁炮的专利；1901年，勃兰登在实验室制造了一座长10米、口径65毫米的模型，可以把10千克的金属块加速到100米/秒，这引起了挪威政府、德国政府的注意。德国著名的火炮生产厂商克虏伯公司为勃兰登教授提供了5万马克的研究经费，勃兰登设计了一门长27米、口径380毫米的巨炮，预计可以将2吨重的炮弹发射到50千米远，弹丸速度可以达到900米/秒。为了实现这个目的，勃兰登设计了3800多个线圈，重量达到30吨。使用这门大炮需要3千伏、600千安的直流电源。当时的技术条件根本不可能提供这种直流电源，因此该炮最后被废弃，炮上所用的大量铜丝在后来的战争中被作为重要战略物资回收。1970年，德国科隆大学的哈布和齐尔曼用单机磁线圈将一个1.3克的金属圆环加速到490米/秒，这一成果迅速引起世界范围内的高度重视。1976年，苏联科学家本达列托夫和伊凡诺夫宣布已将1.5克的圆环加速到4900米/秒。20世纪80年代，美国太空总署（NASA）桑地亚中心一直在进行电磁线圈炮的概念性研发工作，他们曾尝试修建一个长700米、仰角30度、口径500毫米、采用12级、每级3000个电磁线圈的巨炮，可以将2吨重的火箭加速到4000~5000米/秒，推送到200千米以上的高度。NASA预计使用这个系统发射小型卫星或者为未来兴建大型近地空间站提供廉价的物资运送方式，使得单次发射成本从六千万美元降低到三万美元。”

“钱似乎在举世拆迁安置过程中没有意义，即使强势成为大多数位面世界内第一货币的美元，在人类离开地球后也必将彻底沦为废纸。”庄有德插言进来做阶段性的点评。“可是成本不等于钱，只是用钱作为符号。成本降低到原来的2000分之一左右，甚至更多，才能保证足够的发射次数。”

吕清广点头道：“要不然离开的将仅仅是‘精英’而已。”

庄有德很满意自己引发了吕清广的共鸣，但他很明白过犹不及的道理，没敢顺着杆子往上爬，见后就收，示意莫卫东继续沿着正题说下去。

莫卫东心领神会，立马说道：“然而，因为在这些位面世界里，星球大战计划多数都是骗局性质的，而在苏联解体后，骗局就失去了存在的意义，走向太空的步伐在二十世纪末放缓，相关技术转而使用到航空母舰弹射飞机上面，以取代老式的蒸汽助推起飞方式。在早期概念性研究阶段，NASA发展了一系列解决瞬间能源的技术方案，这些都成为电磁弹射的技术基础。美国EMALS中的线性同步电动机采用了单机驱动的方式，只是用一台直线电机直接驱动，和以前的双气缸蒸汽弹射并联输出不同。线性电动机长95.36米，末段有7.6米的减速缓冲区，整个弹射器长103米。弹射器中心的动子滑动组，由190块环形的第三代超级稀土钕铁硼永磁体构成，每一块永磁体间有细密的钛合金制造的承力骨架和散热器管路，中心布置有强力散热器。虽然滑组在工作中其本身只有电感涡流和磁涡流效益产生不多的热量，但是其位置处于中心地带，散热条件不好，且永磁体对温度敏感，高过一定温度就会失效。滑组和定子线圈间保持均匀的6.35毫米间隙，相互间不发生摩擦，依靠滑车和滑车轨道之间的滑轮保持这个间隙不变。滑动组上因为没有需要使用电的装置，所以结构比较简单，且无摩擦设备，需要检修和维修的工作量极少。弹射中，每一块定子磁体将只承受2.7千克/平方厘米的应力。由于滑动组采用了固定的高磁永磁体，所以定子被设计成电磁，形状为马鞍形，左右将滑动组包围，上部有和标准蒸汽弹射器相同大小的35.6毫米的开缝。定子采用模块化设计，共有298个模块，分为左右两组，每个模块由宽640毫米、高686毫米、厚76毫米的片状子模块构成。一个模块上有24个槽，每个槽用3相6线圈重叠绕制而成，这样每一个模块就有8个极，磁极距为80毫米。槽间采用高绝缘的G10材料制成，每个槽都用环氧树脂浇铸，将其粘接成一个无槽的整体模块。通过数字化定位的霍尔元件，定子模块感应滑车上的磁强度信号，当滑车接近时，模块被充电，离开后断开，这样不需要对整个路径上的线圈充电，可以大大节省能源。每一个模块的阻抗很小，只有0.67毫欧，它的设计效率为70%，一次弹射中消耗在定子中的能量有13.3兆瓦，铜线圈的温度会被迅速加热到118.2℃，加之受环境温度影响，这一温度可能会高达155℃。这将超过滑车永磁体的极限退磁温度，因此需要强制冷却，冷却方案是定子模块间采用铝制冷却板，板上有细小的不锈钢冷却管，可以在弹射器循环弹射的45秒重复时间内将线圈温度从155℃降低到75℃。线性电动机的末段是反相段，通过电流反相就能让滑组减速并停下来，同时自动恢复到起始位置。从电磁线圈炮的发展历史来看，阻碍电磁弹射器的现实化并不是线性电机本身，而是强大而稳定的瞬发能源。美国航母上采用20世纪90年NASA为电磁炮、激光武器发展的惯性储能装置研制而来的盘式交流发电机。新设计的盘式交流发电机重约8.7吨，如果不算附加的安全壳体设备，其重量只有6.9吨。盘式交流发电机的转子绕水平轴旋转，重约5177千克，使用镍铬铁的铸件经热处理而成，上面用镍镉钛合金箍固定2对扇形轴心磁场的钕铁硼永磁体。镍镉钛合金箍具有很大的弹性预应力，可确保固定高速旋转中的磁体。转子旋转速度为6400转/分，一个转子可存储121兆焦的能量，储能密度比蒸汽弹射器的储气罐高一倍多。一部弹射器由4台盘式交流发电机供电，安装时一般采用成对布置，转子反向旋转，可减少因高速旋转飞轮带来的陀螺效应和单项扭矩。弹射一次仅使用每台发电机所储备能量的22.5%，飞轮转盘的转动速度从6400转/分下降到5200转/分，能量消耗可以在弹射循环的45秒间歇中从主动力输出中获得补充。四蓄能发电机结构允许弹射器在其中一台发电机没有工作的情况下正常使用。由于航母装备4部弹射器，每两部弹射器的动力组会安装到一起，集中管理并允许其动力交联，因而出现6台以上发动机故障而影响弹射的事故每300年才会重复一次。盘式交流发电机采用双定子设计，分别处于盘的两侧，每一个定子由280个线圈绕组的放射性槽构成，槽间是支撑结构和液体冷却板。采用双定子结构，每台发电机的输出电源是6相的，最大输出电压1700伏，峰值电流高达6400安，输出的匹配载荷为8.16万千瓦，输出为2133～1735赫兹的变频交流电。盘式储能交流发电机的设计效率为89.3%，这已经通过缩比模型进行了验证，也就是说每一次弹射将会有127千瓦的能量以热量形式消耗掉。发电机定子线圈的电阻仅有8.6毫欧，这么大的功率会迅速将定子线圈加温数百度，所以设计了定子强制冷却。冷却板布置在定子的外侧，铸铝板上安装不锈钢管，内充WEG混和液，采用流量为151升/分的泵强制散热。根据1/2模型测试可知，上述设计可以保证45秒循环内铜芯温度稳定在84℃，冷却板表面温度61℃。”