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世界首个电磁推进地面超高速试验设施,在中国济南建成。
这台被科研人员们称为“电磁橇”的电磁加速装置,可以把超过1吨的物体,在短时间内从0加速到公里/小时。
这是一个新的世界纪录。
很多朋友听到“电磁推进装置”,可能更多的是想到航母上的电磁弹射器,或者中国正在试验的电磁炮。
其实,这些装置,包括我们今天要讲的“电磁橇”,它们的工作原理都是一样的。
通过电磁加速轨道,把电能转化为机械能,将物体加速抛射出去,这就是电磁推进装置。
电磁炮的特点就是“快”,几公斤的炮弹在电磁炮中被加速到5-6倍音速,甚至10倍音速。
电磁弹射器的特点是“重”,重量几十吨的舰载战斗机,能够被电磁弹射器加速到-公里/小时。
而“电磁橇”的特点就是“又快又重”,公里/小时的速度,已经相当于0.8倍音速,而且这是一个1吨以上的物体获得的速度。
最重要的是,“电磁橇”目前仅仅是一个试验产品。
试验产品是什么意思?就是说,目前建造的这一台“电磁橇”,目的是用来试验相关的技术原理能不能实现,在实际运用中会碰到什么问题。
也就是说,试验产品,是为了让图纸上的设计,能够在现实中建造出来的第一步。
所以,这台“电磁橇”的指标,其实离真正的指标还差得很远。
那真正的指标会是什么样的?笔者认为,这可能是我们未来高超音速空运系统,甚至亚轨道飞行和轨道飞行的一条技术路线。
这条技术路线是,通过“电磁橇”,将高超音速飞机从0直接加速到5倍音速以上,并且直接发射到高空中。
这样可以让高超音速飞机不必从0开始加速和爬升,可以节省大量的燃料。
可以节省多少燃料呢?我们以一种典型的高超音速飞机来举例,这就是“腾云”空天飞机的一级飞行器。
按照设计,“腾云”空天飞机分为一级和二级,一级是超燃冲压动力的高超音速飞机,它将会背着火箭动力的二级进行爬升。
从地面机场起飞,“腾云”空天飞机的一级要爬升到00米以上的高度,并且加速到6倍音速,在这个过程中需要至少50吨的燃料。
要知道,整个“腾云”空天飞机的重量才吨,一级重量只有吨多,50吨燃料可不是小数目。
这么多的燃料,就让“腾云”一级要降低空重,使用昂贵的复合材料来减轻重量。
但如果用“电磁橇”来发射“腾云”的话,那一切就不一样了。
如果“电磁橇”能够把“腾云”加速到5倍音速,并且发射到米以上的高空,那么“腾云”一级需要消耗的燃料会变得很少。
甚至,因为5倍音速和“腾云”一级原计划中的6倍音速已经相差不远,我们还可以进行更加大胆的改进。
我们可以直接取消“腾云”的一级,稍微加大二级。
这样,我们可以利用“电磁橇”,把只剩下二级的“腾云”发射出去,达到5倍音速和米高度。
随后,重量只有几十吨的“腾云”空天飞机,就可以使用火箭发动机加速,进入太空释放卫星。
“腾云”二级只需要四五十吨的燃料,它能够把2吨重的卫星发射上天。
这样的做法将会极大地降低进入太空的成本,从现在的1万美元/公斤,下降到美元/公斤的水平。
不管是从民用上还是从军事上,“电磁橇”用于低成本太空发射,都极具价值。
民用上,绝大部分的商业卫星都不超过2吨,在“腾云”空天飞机的运力范围之内。
有了“电磁橇”提供初始速度和高度,“腾云”空天飞机的运输成本将会低于任何一种火箭,在商业上极具竞争力。
军事上,快速发射卫星的能力,对于现代战争中来说越来越重要。
大部分的军用侦查卫星,重量也在2吨以下,有些甚至只有几百公斤。
“腾云”空天飞机配合“电磁橇”,可以在短时间内就把军用卫星发射入轨。
设想一下,当战争来临的时候,敌人发射反卫星导弹将我们的军用卫星击落。
可过了几个小时以后,他们会发现,我们又有新的卫星发射升空,甚至可能是好几颗卫星。
这就是快速发射能力在军事上的意义。
除了轨道级的发射,“电磁橇”对于亚轨道的高超音速飞机,也有很大的用途。
“电磁橇”可以直接把高超音速飞机送到高空中,并且提供5倍音速的初始速度,这将会让高超飞机节省大量燃油。
保守估计,使用“电磁橇”之后,高超飞机可以节省20%-40%的燃油,换句话说就是增加三分之一左右的航程。
有的朋友应该看过我们高超音速客机的宣传资料,我们正在研究多种可以用来洲际飞行的高超音速飞行器、亚轨道飞行器。
这些飞行器的目标是达到5倍甚至10倍音速的速度,搭载乘客在两三个小时内实现跨洲际飞行。
“电磁橇”的出现,让这些计划变得更加有可能成功。
济南这一台试验设施,在笔者看来,未来将会具备很大的发展空间。
目前来说,这一台“电磁橇”只是试验产品,是一个成功的开始。
电磁推进技术是当前非常热门的技术,从军用的电磁炮、电磁弹射器,到民用的磁悬浮列车、超高速铁路等,都是电磁推进技术的使用。
而这一台“电磁橇”代表的是我们电磁推进技术的最高技术水平。
在我们对这台“电磁橇”不断改进,将速度和发射重量不断提升的同时,我们将会在改进过程中获得大量的技术进步。
包括新材料、新工艺、新的结构设计和新的控制系统,这些都将反哺到我们其他的电磁推进技术上。
所以,“电磁橇”具备非常重要的意义,在接下来的十年乃至更长的时间中,它都将会是我们电磁推进技术的研制重点。