提及崭露头角之“福建舰”，最受热议的无非是其电磁弹射技术。电磁弹射，简言之，即在弹射过程中，以电磁力取代了传统蒸汽的力量。虽然听起来仿佛科幻电影中的场景，但就其原理而言，实则并不陌生——它本质上是一台“横卧”的巨型电动机。

图源[1]

此类电动机与我们在日常生活中所熟知的电动机有所区别。例如，电动车所使用的电动机，其运作原理是旋转——一旦通电，便会产生旋转的动力。电磁弹射的机制，实质上是通过将旋转的电动机沿径向进行切割并展开，从而将原本围绕圆周运动的磁力转化为沿跑道方向的强劲直线推力！

11月5日，我国首艘采用电磁弹射技术的航空母舰——福建舰，在海南三亚的一处军港举行了庄严的入列授旗仪式。新华社摄影记者李刚现场进行了拍摄。

能量强大难驾驭

在这条长达百米的弹射器轨道之中，蕴藏着数十兆瓦的能量，它们在转瞬之间释放出令人胆寒的恐怖力量。根据公开资料的推算，要使一架超过三十吨的舰载机在仅仅三秒钟的时间内，从静止状态加速至250公里每小时，所需的能量总量高达120兆焦耳，这还不包括能量损耗。

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一次弹射的瞬时峰值功率竟高达令人咋舌的60兆瓦。追溯至2025年7月7日16时55分，深圳电网的用电负荷在本年度内首次突破历史极限，达到了2371.86万千瓦的峰值。据此粗略推算，福建舰每次弹射起飞一架飞机，其瞬间释放的功率，堪比深圳这样一座超大型城市的电力负荷的0.25%。

若航母的电力系统直面这股“能量巨潮”，舰上的照明、雷达和火控系统将瞬间陷入黑暗，甚至可能引发灾难性的电网崩塌。因此，它不能直接接入航母的主电网供电，而是必须依赖一套精巧的“能量缓冲装置”。

该能量缓冲系统巧妙地运用“零存整取”的原理，打造了高效的储能设备。该设备能够在较低功率下，持续地从舰载电网中汲取并储存能量。待累积的能量达到发射所需量时，一经接收到发射指令，便迅速将能量释放出去。[4]

电磁弹射系统工作方式类似。在短短数十秒的弹射间歇中，它便能在航母电网的滋养下平稳地“充电”，紧接着，在仅仅三秒钟的时间里，便将积聚的巨大能量一齐释放。

以下是一些常见储能方式的性能对比，详见图表一[1]。

作为电磁弹射技术的先驱，美国海军在探索这条道路的过程中历经了无数挑战与曲折。这项被誉为“电磁飞机弹射系统”（EMALS，Electromagnetic Aircraft Launch System）的宏伟项目，早在20世纪90年代末便已悄然启动。其宗旨是为新一代的“福特”级核动力航母配备一项颠覆性的弹射技术。正因如此，本世纪初，美国海军做出了停止蒸汽弹射器研发的决定，转而在其新一代航母上全面采用电磁弹射系统。

作为项目的主承包商，美国通用原子公司采纳了一条在当时情形下看似最为稳妥，然而却同样复杂的“机械-电气”结合技术路径。该储能系统的核心组成部分为四组庞大的飞轮储能器（FES）。每组储能器的核心是一个重量逾吨的飞轮转子，密封于真空容器中，借助电力驱动，能够加速至每分钟6400转的极高转速。

仅45秒的充电周期内，飞轮便蓄积了惊人的动能。一旦收到弹射指令，高速旋转的飞轮即刻转换身份，化身为一台高功率的发电机，与一个精密的变频器（Cycloconverter）紧密协作，在短短3秒之内，将储存的机械能高效转化为高达6400安培的强大电流，以此驱动甲板下方的直线电机。

在实施过程中，该方案竟然凸显了一系列令人棘手的难题。

飞轮系统不仅体积庞大且重量惊人，其初始设计便已超出预期的重量与空间要求。尽管历经多轮改良，系统的体积依旧庞大，严重挤占了舰艇内部宝贵的空间。此外，高速旋转的飞轮产生了剧烈的振动、过热以及陀螺效应，持续影响着航母的航行稳定性，同时，其轴承与润滑系统也成为了故障频发的区域。为了缓解体积超标的问题，设计师们不得不作出一定的妥协——四条弹射器共享电力电子变换模块。

导致致命缺陷：一旦弹射器中的任何一条出现故障并需进行检修，便必须对整个电磁弹射系统实施全面断电。这表明在战斗实施过程中，电磁弹射系统（EMALS）并不能如蒸汽弹射器那般“以三补一”，一旦某个部件出现故障，便有可能导致航母整体作战能力的严重受损。

自2010年陆上试验期间发生“往复车反向撞击”的软件故障以来，直至其部署于舰艇后，其“平均无故障弹射次数”（MCBF）远未达到设计预期，EMALS的可靠性问题始终是“福特”号的一大难题。

据美国国防部作战试验鉴定局的评估，该系统的初期可靠性仅达到既定目标（4166次）的十分之一，这表明在密集使用情况下，系统发生故障的可能性极高。那么，中国是如何应对这一挑战的呢？

电磁弹射革新，源于理念与技术融合

面对美国在EMALS复杂机械系统上所面临的挑战，我国正站在历史性的转折点上。随着我国航母事业渐入佳境，一个关乎未来发展路径的战略抉择浮现：是效仿美国的路径，先采用蒸汽弹射技术，进而研发电磁弹射？抑或把握技术革新的先机，跳过蒸汽弹射阶段，直接挑战电磁弹射技术？

2022年，福建舰的下水命名仪式在庄严的气氛中举行。新华社摄影记者李刚现场捕捉了这一历史性瞬间的精彩画面。

采纳后者，其关键人物乃是我国海军少将、中国工程院院士马伟明。他及其团队凭借非凡的远见卓识与坚定意志，力排众议，毅然立下“务必研发出我国自主的电磁弹射技术”的庄严军令。马伟明院士的信心并非源自一时的激情，而是建立在一次更为深层次、更具革命性的技术突破之上——那就是舰船中压直流综合电力系统。

根据这个思路，电磁弹射系统绝不应孤立存在，它理应成为未来舰船网络体系的一个关键组成部分。这套先进的综合电力系统，宛如为航母量身打造了一座稳定、高效、适应性强的智能电网。电磁弹射、电磁炮、高能激光等前沿武器系统，实则不过是这庞大电网中的“高功率附加模块”。

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在储能技术领域，据分析，我国工程师或许已摒弃了美国那复杂多变的飞轮储能系统，转而采纳了一条更为先进且更为稳定的全电子化路径。该方案摒弃了高速旋转的部件，使得系统的可靠性和安全性实现了显著提升。

2024年5月1日的清晨时分，我国第三艘航空母舰——福建舰，于上海江南造船厂码头缓缓解缆，正式扬帆起航，驶向预定海域进行其首航试验。现场可见，拖船正将福建舰稳妥地推出码头，这一幕通过无人机捕捉到了（如图所示）。新华社摄影记者蒲海洋记录下了这一历史性的瞬间。

电磁弹射优点多，但然。当系统以数十兆瓦的电功率瞬间释放能量，哪怕持续时间仅有短短几秒钟，其已不再仅仅是推动飞机升空的装置，更演变成了一台庞大的电磁脉冲发生器。电磁脉冲引发的困扰不容忽视，其核心问题即电磁干扰，亦称EMI。

剧烈的脉冲电流能引发猛烈的电磁辐射，这些无形的电磁干扰，就如同生活中的嘈杂声音让我们心绪不宁一般，对周边的电子设备造成干扰。那么，航母又是怎样的存在呢？它是一艘配备了众多先进电子系统的海上移动堡垒，包括相控阵雷达、卫星通信系统、导弹导航系统、飞行数据传输系统等。

这些设备对电磁环境的适应性极为严苛。若在弹射过程中遭遇严重干扰，雷达屏幕上的目标可能“瞬间蒸发”，通信线路也可能短暂中断，甚至舰载机的无线电中可能会响起刺耳的尖叫声。

为了有效抑制电磁干扰，我们的工程技术团队精心部署了多层次的防护措施，从结构设计、材料选择到算法优化，制定了一套全面而复杂的电磁兼容（EMC）策略。福建舰在海上试验过程中，亦充分展现了电磁弹射系统与航母动力系统、舰载机等关键系统的良好适配与兼容性。[5]

精准操控，前景光明

然而，电磁弹射的深远意义远不止于引领航母运作方式的变革。它并非仅仅是“力大砖飞”的简单体现，而是在精确控制之下不断运作。在全程弹射操作中，控制系统能够精确调节滑块的加速度轨迹。此系统确保了弹射起步阶段的迅猛而不过激，中后程则能保持平稳而持续的强劲动力输出。

由此，飞行员所经历的体验已从蒸汽弹射器带来的剧烈“踢踹”转变为一种强大而温润的推力，将他们平稳地托举离地，同时，飞机机体所承受的疲劳损伤也得到了显著减少。

尤为关键的是，电磁弹射控制系统具备智能化特征。无论是应对数吨重的无人机，还是三十余吨的重型战斗机，系统皆能自动适配最适宜的“弹射模式”，这是蒸汽弹射器所无法比拟的智能化水平。事实上，这体现了对庞大能量进行精确时空调控的能力，而这种能力并不仅限于航母使用。

具体而言，直线电机具备的推动力，既适用于舰载机的起降，也适用于高速列车的行驶，甚至可以驱动弹丸和航天器。设想在地面铺设一条长达数公里的超长电磁轨道，便可以将空天飞行器加速至0.8马赫甚至更高。此后，再启动其自身的火箭发动机，如此一来，便能显著节省火箭燃料。而节省的每一公斤燃料，都等同于能够携带更多一公斤的有效载荷进入轨道。

福建舰所搭载的电磁弹射技术，汇聚了各行各业尖端智慧的结晶。展望未来，这些技术的融合与应用，不仅有望助力舰载机在碧波万顷的海洋上自由翱翔，更可能引领我们迈向浩瀚无垠的宇宙星空。