一說起新入列的颯“福建艦”，大家最愛聊的福建當屬電磁彈射，電磁彈射說白了，艦電就是磁彈在彈射過程中，用電磁力代替蒸汽的射視聲力量。

它聽起來有點像未來科幻電影里的頻刷屏場景，但從原理上來說卻并不稀奇——就是不易一臺“橫躺著”的巨大電動機。

圖片來自參考資料[1]

這種電動機與我們日常生活中常見的颯電動機不同，像電動車上的福建電動機，都是艦電旋轉的——通電后產生旋轉力。

而電磁彈射的磁彈原理，便是射視聲將旋轉電動機沿徑向切開并“展平”，讓原本繞圈轉的頻刷屏磁力，變成沿跑道方向的不易一股強大直線推力！

11月5日，颯我國第一艘電磁彈射型航空母艦福建艦入列授旗儀式在海南三亞某軍港舉行。新華社記者李剛攝

具體來說電磁彈射系統通過一條近百米的直線電機軌道，讓一個被稱為“動子滑塊”的裝置在甲板上運動，像我們扔出紙飛機時那樣，牽引艦載機并幫它飛向天空，以極短的距離獲得起飛所需的速度。

盡管電磁彈射的原理聽上去簡單，但實踐起來卻難到極致，原因主要有以下這些：

能量強大難駕馭

在彈射器這條百米軌道里，隱藏的是幾十兆瓦能量在瞬息之間噴薄而出的恐怖能量。據公開資料推算，要讓一架三十多噸重的艦載機在短短三秒內從靜止加速到 250 公里每小時，需要的總能量可達 120 兆焦（含損耗）。

圖片來自參考資料[1]

而一次彈射的瞬時峰值功率可達驚人的 60 兆瓦。而2025年7月7日16時55分，深圳電網用電負荷今年內首次創歷史新高，達2371.86萬千瓦[3].

據此粗略估計的話，福建艦每彈射一架飛機，其瞬間功率，最高可相當于一座深圳這樣的超大型城市 0.25%的電力負荷！

如果航母電網直接承受這樣的“能量洪流”，整個艦上的照明、雷達、火控系統都會瞬間“黑屏”，甚至可能導致災難性的電網崩潰。所以，它不能直接從航母主電網取電，而必須啟用一個巧妙的“能量緩沖系統”。

這個能量緩沖系統，利用“零存整取”的方式，設計了儲能裝置，能以較小的功率長時間地從艦上電網中吸收和存儲能量，當儲存的能量滿足發射所需后，一旦接到發射命令，立即向外釋放能量。[4]

而電磁彈射系統的工作方式類似——它會在幾十秒的彈射間隙里從航母電網中平穩地“充電”，再在短短三秒內將儲存的龐大能量一次性“放電”。

一些常見儲能方式性能對比  圖片來自參考資料[1]

作為電磁彈射技術的開創者，美國海軍的探索之路充滿艱辛與波折。

這項名為“電磁飛機彈射系統”（EMALS, Electromagnetic Aircraft Launch System）的宏大計劃，早在上世紀 90 年代末便已啟動，其目標是為新一代的“福特”級核動力航母配備革命性的彈射技術。

這也是本世紀初美國海軍決定停止蒸汽彈射器開發，在其新一代航母上采用電磁彈射系統的原因。

作為主承包商，美國通用原子公司選擇了一條在當時看來最為穩妥，但也最為復雜的“機械-電氣”混合技術路線。

其儲能系統的核心，是四組巨大的飛輪儲能器（FES）。每一組的核心是一個重達數噸的飛輪轉子，被封裝在真空罩內，通過電力驅動加速到每分鐘 6400 轉的高速。

在短短 45 秒的充電時間內，巨大的動能被存儲在飛輪中。當彈射指令下達，高速旋轉的飛輪瞬間切換角色，變成一臺大功率發電機，與一個復雜的變頻器（Cycloconverter）協同工作，在3秒內將儲存的機械能轉化為高達 6400 安培的強電流，驅動甲板下方的直線電機。

這套方案實踐中卻暴露出一系列棘手的問題。

飛輪系統龐大又沉重，最初的設計嚴重超重超體積，雖然經過多次改進，但整個系統依然極為龐大，擠占了寶貴的艦內空間。

而且，高速旋轉的飛輪帶來了劇烈的振動、發熱和陀螺效應，持續干擾航母的航行穩定性，其軸承和潤滑系統也成為故障高發區。

為了解決體積超標問題，設計師做出了一個妥協——讓四條彈射器共享電力電子變換模塊。

這導致了一個致命缺陷：任何一條彈射器出現故障需要檢修，必須將整個 EMALS 系統全部斷電。這意味著在作戰期間，EMALS 無法像蒸汽彈射器那樣“壞一條，用三條”，一個部件的失靈可能導致整個航母戰斗力的癱瘓。

從 2010 年陸上試驗時發生“往復車反向撞擊”的軟件事故，到裝艦后遠低于設計指標的“平均無故障彈射次數”（MCBF），EMALS 的可靠性問題一直困擾著“福特”號。

根據美國國防部作戰試驗鑒定局的報告，其早期可靠性僅為目標值（4166 次）的十分之一左右，這意味著在高強度出動時，系統幾乎必然會發生故障。那中國又是怎么解決這個問題的呢？

電磁彈射突破，來自理念更新和技術融合

就在美國為 EMALS 的復雜機械系統頭疼不已時，大洋彼岸的中國，正站在一個關鍵的十字路口。

當中國的航母事業迎來曙光，一個決定未來方向的戰略選擇擺在了面前：是跟隨美國的技術路線，先模仿蒸汽彈射，再研發電磁彈射？還是抓住技術變革的機遇，直接跨越蒸汽時代，向電磁彈射發起沖擊？

2022年福建艦下水命名儀式現場。新華社記者 李剛 攝

選擇后者，關鍵人物是一位名叫馬偉明的海軍少將、中國工程院院士。他和他所帶領的團隊，以驚人的遠見和魄力，力排眾議，立下了“一定要搞出中國自己的電磁彈射”的軍令狀。

馬偉明院士的底氣，并非源于一時沖動，而是基于一項更深層次、更具顛覆性的技術突破——艦船中壓直流綜合電力系統。

根據這個思路，電磁彈射絕不應是一個孤立的單元，而應是未來艦船網絡的一部分。

這套綜合電力系統，就如同為航母構建了一個穩定、高效、靈活的智能電網，而電磁彈射、電磁炮、高能激光等未來武器，都只是這個電網上的“高功率插件”。

圖片來自參考資料[2]

而在儲能方面，據推測，中國的工程師很可能繞開美國復雜的飛輪儲能方案，直接采用了一條更先進、更可靠的全電子化路線，沒有高速旋轉部件，可靠性與安全性實現了質的飛躍。

2024年5月1日8時許，我國第三艘航空母艦福建艦從上海江南造船廠碼頭解纜啟航，赴相關海域開展首次航行試驗。這是拖船正在將福建艦拖離碼頭（無人機照片）。新華社發（蒲海洋攝）

雖然電磁彈射有很多優點，然而，當一個系統以數十兆瓦的電功率釋放能量時，哪怕只有幾秒鐘，它也不再只是一臺將飛機彈射向天空的機器，更是一臺巨大的電磁脈沖發生器。

而電磁脈沖會帶來很大的問題，這個問題就是——電磁干擾（EMI）。

強烈的瞬變電流會激發狂暴的電磁波，這些無形的電磁噪聲，有點像生活中的噪音弄得我們心煩意亂那樣，影響周遭的電子設備工作。

而航母是什么？它是一個被無數電子設備武裝到牙齒的浮動堡壘：相控陣雷達、衛星通信、導彈制導、飛行數據鏈……

這些設備對電磁環境的要求近乎苛刻。一旦彈射的瞬間發生嚴重干擾，雷達屏幕上的目標可能會“瞬間消失”，通信鏈路可能短暫中斷，甚至連艦載機的無線電里都可能傳來刺耳的尖嘯。

為了馴服這電磁干擾，我們的工程技術人員設置了多層防護， 從結構、材料到算法，提出了一整套復雜的電磁兼容（EMC）解決方案。而福建艦在海試中，也充分驗證了電磁彈射與航母動力、艦載機等系統的適配性和兼容性。[5]

精細控制，未來可期

不過，電磁彈射的真正意義，遠不止讓航母的運作方式發生革命。電磁彈射可不是簡單的 “力大磚飛”，電磁彈射時刻處于精密控制下。

在整個彈射過程中，控制系統能精準控制滑塊的加速度曲線。這個系統可以讓彈射起步階段迅猛而不狂暴，中后程則平滑穩定地持續發力。

這樣一來，飛行員的體驗從蒸汽彈射器那種“被狠踹一腳”的體驗，變成了被一股強大而柔和的力量平穩托起，而飛機機體結構的疲勞損傷也大大降低。

更重要的是，電磁彈射控制系統是智能的。面對幾噸重的無人機或是三十多噸的重型戰斗機，系統都能自動匹配最佳的“彈射方案”，而這是蒸汽彈射器完全無法企及的智能化。而這其實代表的是一種可以對龐大能量進行精準時空分配的能力，而這種能力，可不止能用在航母上。

具體來說，同樣是直線電機，推的可以是艦載機，可以是高速列車，也可以是彈丸甚至航天器。

假設能在地面建設一條長達數公里的超長電磁軌道，將空天飛行器水平加速到 0.8 馬赫甚至更高，然后再點燃自身的火箭發動機，這樣就能節省很多火箭燃料，而省下的每一公斤燃料，都意味著可以多帶一公斤的有效載荷進入軌道。

福建艦的電磁彈射，凝結了各行各業的最新成果，而未來這些技術的結合，也許除了能幫助艦載機翱翔在大海上，還能幫我們邁向星辰大海。

參考文獻

[1]馬偉明, 魯軍勇. 電磁發射技術的研究現狀與挑戰[J]. 電工技術學報, 2023, 38(15): 3943-3959. 

[2]馬偉明, 肖飛, 馬凡. 艦船綜合電力系統研究進展與應用建議[J]. 中國電機工程學報, 2024, 17: 6761-6774.

[3]https://www.xinhuanet.com/20250707/b9e90bb2cd914938b48811bf8763fbbd/c.html

[4]http://www.81.cn/jfjbmap/content/2020-11/20/content_276334.htm

[5]https://news.cnr.cn/native/gd/20251108/t20251108_527423502.shtml

策劃制作

作者丨魯坦  科普作者  軍事博主

審核丨孟健 原陸軍某部工程師

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