世界首個電磁橇,從0加速到1000公里/小時,未來可發射高超飛機

導讀世界首個電磁推進地面超高速試驗設施,在中國濟南建成。這臺被科研人員們稱為“電磁橇”的電磁加速裝置,可以把超過1噸的物體,在短時間內...

世界首個電磁推進地面超高速試驗設施,在中國濟南建成。

這臺被科研人員們稱為“電磁橇”的電磁加速裝置,可以把超過1噸的物體,在短時間內從0加速到1030公里/小時

這是一個新的世界紀錄

很多朋友聽到“電磁推進裝置”,可能更多的是想到航母上的電磁彈射器,或者中國正在試驗的電磁炮

其實,這些裝置,包括我們今天要講的“電磁橇”,它們的工作原理都是一樣的

通過電磁加速軌道,把電能轉化為機械能,將物體加速拋射出去,這就是電磁推進裝置。

電磁炮的特點就是“快”,幾公斤的炮彈在電磁炮中被加速到5-6倍音速,甚至10倍音速。

電磁彈射器的特點是“重”,重量幾十噸的艦載戰斗機,能夠被電磁彈射器加速到300-400公里/小時

而“電磁橇”的特點就是“又快又重”,1030公里/小時的速度,已經相當于0.8倍音速,而且這是一個1噸以上的物體獲得的速度。

最重要的是,“電磁橇”目前僅僅是一個試驗產品

試驗產品是什么意思?就是說,目前建造的這一臺“電磁橇”,目的是用來試驗相關的技術原理能不能實現,在實際運用中會碰到什么問題。

也就是說,試驗產品,是為了讓圖紙上的設計,能夠在現實中建造出來的第一步。

所以,這臺“電磁橇”的指標,其實離真正的指標還差得很遠

那真正的指標會是什么樣的?筆者認為,這可能是我們未來高超音速空運系統,甚至亞軌道飛行和軌道飛行的一條技術路線。

這條技術路線是,通過“電磁橇”,將高超音速飛機從0直接加速到5倍音速以上,并且直接發射到高空中。

這樣可以讓高超音速飛機不必從0開始加速和爬升,可以節省大量的燃料

可以節省多少燃料呢?我們以一種典型的高超音速飛機來舉例,這就是“騰云”空天飛機的一級飛行器。

按照設計,“騰云”空天飛機分為一級和二級,一級是超燃沖壓動力的高超音速飛機,它將會背著火箭動力的二級進行爬升。

從地面機場起飛,“騰云”空天飛機的一級要爬升到30000米以上的高度,并且加速到6倍音速,在這個過程中需要至少50噸的燃料。

要知道,整個“騰云”空天飛機的重量才180噸,一級重量只有110噸多,50噸燃料可不是小數目。

這么多的燃料,就讓“騰云”一級要降低空重,使用昂貴的復合材料來減輕重量

但如果用“電磁橇”來發射“騰云”的話,那一切就不一樣了。

如果“電磁橇”能夠把“騰云”加速到5倍音速,并且發射到20000米以上的高空,那么“騰云”一級需要消耗的燃料會變得很少。

甚至,因為5倍音速和“騰云”一級原計劃中的6倍音速已經相差不遠,我們還可以進行更加大膽的改進

我們可以直接取消“騰云”的一級,稍微加大二級

這樣,我們可以利用“電磁橇”,把只剩下二級的“騰云”發射出去,達到5倍音速和20000米高度。

隨后,重量只有幾十噸的“騰云”空天飛機,就可以使用火箭發動機加速,進入太空釋放衛星

“騰云”二級只需要四五十噸的燃料,它能夠把2噸重的衛星發射上天

這樣的做法將會極大地降低進入太空的成本,從現在的1萬美元/公斤,下降到1000美元/公斤的水平。

不管是從民用上還是從軍事上,“電磁橇”用于低成本太空發射,都極具價值。

民用上,絕大部分的商業衛星都不超過2噸,在“騰云”空天飛機的運力范圍之內。

有了“電磁橇”提供初始速度和高度,“騰云”空天飛機的運輸成本將會低于任何一種火箭,在商業上極具競爭力。

軍事上快速發射衛星的能力,對于現代戰爭中來說越來越重要。

大部分的軍用偵查衛星,重量也在2噸以下,有些甚至只有幾百公斤。

“騰云”空天飛機配合“電磁橇”,可以在短時間內就把軍用衛星發射入軌

設想一下,當戰爭來臨的時候,敵人發射反衛星導彈將我們的軍用衛星擊落。

可過了幾個小時以后,他們會發現,我們又有新的衛星發射升空,甚至可能是好幾顆衛星。

這就是快速發射能力在軍事上的意義。

除了軌道級的發射,“電磁橇”對于亞軌道的高超音速飛機,也有很大的用途。

“電磁橇”可以直接把高超音速飛機送到高空中,并且提供5倍音速的初始速度,這將會讓高超飛機節省大量燃油。

保守估計,使用“電磁橇”之后,高超飛機可以節省20%-40%的燃油,換句話說就是增加三分之一左右的航程。

有的朋友應該看過我們高超音速客機的宣傳資料,我們正在研究多種可以用來洲際飛行的高超音速飛行器、亞軌道飛行器

這些飛行器的目標是達到5倍甚至10倍音速的速度,搭載乘客在兩三個小時內實現跨洲際飛行。

“電磁橇”的出現,讓這些計劃變得更加有可能成功。

濟南這一臺試驗設施,在筆者看來,未來將會具備很大的發展空間

目前來說,這一臺“電磁橇”只是試驗產品,是一個成功的開始。

電磁推進技術是當前非常熱門的技術,從軍用的電磁炮、電磁彈射器,到民用的磁懸浮列車、超高速鐵路等,都是電磁推進技術的使用。

而這一臺“電磁橇”代表的是我們電磁推進技術的最高技術水平

在我們對這臺“電磁橇”不斷改進,將速度和發射重量不斷提升的同時,我們將會在改進過程中獲得大量的技術進步

包括新材料、新工藝、新的結構設計新的控制系統,這些都將反哺到我們其他的電磁推進技術上。

所以,“電磁橇”具備非常重要的意義,在接下來的十年乃至更長的時間中,它都將會是我們電磁推進技術的研制重點。

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