電磁彈射器是美國新一代福特級航母首次應用的黑科技，也是當前航母彈射器發展的最新方向。其工作原理實質上與磁懸浮列車相類似，利用直線感應電機的直線運動，帶動艦載機在短時間內加速到合適的起飛速度。工作原理是透過直線感應電機通電後產生交變磁場，交變磁場在旋轉電機的轉子周邊產生感應電流，從而驅動轉子沿直線向前運動，最終實現推動飛機起飛加速。

相較傳統蒸汽彈射器，電磁彈射器的核心部件就是直線電動機，美國目前使用的是直線感應電機，為了滿足100兆瓦以上的峰值功率，美國每部電磁彈射器都採用四臺單功率超過30兆瓦的直流電機，從而實現總功率達到100兆瓦的基本要求。

這100兆瓦級的峰值功率並不是由航母電力系統來實時提供的，而是透過儲能裝置儲存起來的。如果單純的依靠航母電力系統來實時供給，那麼福特級4部彈射器所需要的電力總量僅憑其兩臺A1B反應堆是遠遠不夠的，儘管A1B反應堆相較尼米茲級增加了25%，總供電量達到20萬千瓦，換算成兆瓦大致為200兆瓦左右，依然只達到了一半的指標。

因而，福特級使用飛輪儲能裝置，充電時使用航母電力系統供給電動機帶動飛輪旋轉，放電時則反過來使用飛輪帶動發電機來發電。就是這樣透過不間斷的運轉保證電磁彈射器在需要使用的時候能有充足的電能。

另外，整個系統構造中還包括電力電子變換系統和控制與狀態監測系統，這兩個系統的主要功能是時刻監控整個系統的運作，並根據實際情況進行電壓、速度的調控，保證整個彈射系統良好、高效的運作。

電磁彈射器相較傳統蒸汽彈射擁有明顯的優勢，從美軍披露的資訊來看，福特級電磁彈射器全重只有20噸多一些，體積小的同時簡化了裝置構造；反應時間得到成倍的提升，蒸汽彈射需要鍋爐儲備蒸汽整個過程在十幾個小時，電磁彈射器則只需幾分鐘即可完成。

另外，理論上電磁彈射器可以彈射更重的戰機，加速均勻且力量可控。美國電磁彈射器彈射速度範圍在28-103米/秒之間，最大輸出功率比蒸汽彈射提高29%達到122兆焦，能量利用率同步提升5%左右；需要強調的是在彈射速度區間內電磁彈射並沒有限制，對飛機的設計重量沒有過多的限制，使用更加靈活，而且加速過程均勻還能將對飛機結構傷害降到最低，飛行員的感覺也更好一些。

講完原理和優勢，最後將整個工作流程串聯起來，想要放飛一架戰機，福特級航母反應堆首先產生電力推動飛輪儲能裝置進行充電，而後儲能裝置對直線感應電機通電，透過產生的交變磁場驅動轉子直線向前運動，牽引戰機向前運動給予一個初加速，使其達到起飛所需的270公里/小時的速度，最終實現艦載機放飛。

福特級交付後，外媒多次披露出其電磁彈射器故障，所謂的控制程式不完善，就是指的是上問提到的電力電子變換系統和控制與狀態監測系統兩大輔助系統。理論上，電磁彈射器的運用能提升全艦的自動化水平，但核心控制程式不成熟，那麼所有的好處都是空談。日後，技術上的問題被解決後，電磁彈射的優勢將真正顯露出來，整個彈射效率相較蒸汽彈射提升了好幾個幾何倍數。當前44目前，中國在相關領域也取得重大突破，未來將在適當的時候出現在華人面前。

原理應該不太難，就是你沒有航母給你去搞實驗，東西尺寸做大了，耗電散熱啥的麻煩些。

電磁彈射原理很多，有多種彈射模式可選，那種最現實，最優越最可靠？都需要篩選實驗，

甚至創新設計。

如果不記成本，不記耗電量，不記體積，重量，真的能列一堆。

航空母艦其實就是攜帶飛機進行作戰的船隻，其本質就是艦載機載體，其設計就是為了更好地釋放和使用艦載機。而如何起飛降落艦載機對任何國家的航母而言，都是一個大挑戰。飛機起飛需要一定的速度和加速度，陸地起飛的戰鬥機有足夠的距離達到標準，而航母無論怎麼大能夠容納起飛的跑道也是有限的。為了解決艦載機起飛的問題，有的國家選擇裝備短距/垂直起降飛機，有的建造滑躍甲板讓飛機從一個有傾角的斜坡飛出去。而美軍核動力航母此前的標配，是使用蒸汽彈射器，強力把飛機給甩出去。

而從福特級航母開始，美軍採用了一種新的彈射方式，那就是電磁發射。所謂的電磁彈射原理不難，就是利用通電導體與磁場發生相對運動時切割磁感線會產生安培力，利用這個力量把飛機發射出去。安培力的大小和電流的平方成正比，因此可以透過調節電流強弱的方式改變推力的大小。把戰機固定在彈射器上，當達到一定速度的時候釋放，飛機就在短時間內獲得了一個很快的初速度。

雖然原理不難，但是要實踐卻不是一件容易的事。起飛一艘大型的艦載機，需要的能量超過140兆焦。而如果要在45秒內提供足夠能量，那麼就要求電磁彈射器的強迫儲能裝置的充電功率要超過4兆瓦，四部彈射器就是16兆瓦。僅此一點，就接近一艘10萬噸航母上30%的用電量。所以除去核動力航母以外，別的設計很難提供如此強大的能量，而如此高效率的彈射系統建造起來也就不容易了。此外，控制系統、導軌設計、電機和輔助系統等都需要很高的技術要求。

耗費了如此大代價製造出來的電磁彈射系統，其價值自然也是巨大的，擁有電磁彈射系統的航母和其他航母在艦載機的起飛能力上有天壤之別。垂直起降或滑躍起飛會迫使飛機減少燃料和載彈，影響巨大不用多說。蒸汽彈射笨重、耗費蒸汽量巨大，維修困難且佔用勞動力多的同時，提供的推力是固定的，不能調節大小。而電磁彈射不僅更加輕便易於維修，相比起蒸汽彈射把熱能經過兩次蒸汽轉化而言，直接把電能轉化為動能的方式也更少能量損耗，有更高的能量利用率。

最重要的是，電磁彈射的方式可以精確地控制彈射力度。這就代表著它既可以彈射重量級的固定翼預警機，也可以發射重量只有幾百公斤相當於幾個人重量的無人機。如果換成蒸汽彈射，前者缺乏動力，後者則會因為動力太大而損壞。僅此一點，電磁彈射多用途的優勢就足以碾壓現有的所有起飛方式。。

這個東西啊 很多人家裡或者單位裡都有的。

這種東西叫做直線電機，在很多的印表機和相機中是一種零件。同時在工業上直線電機也是數字化機床的主要部件。

這個東西和航母上電磁彈射器從原理上並沒有區別。這裡要注意一點啊！電磁彈射和電磁炮完全不是一種東西！

既然叫直線電機，那麼我們來看看什麼是電機好了。

上圖最左邊是咱們常見的電機（電動機、馬達、旋轉電機）外部是線圈內部是轉子，如果我們講外面的線圈（定子）展開鋪平，那麼就可以在通電後讓轉子在定子平面上滑動。

這就是咱們所說的直線電機了。

為什麼大部分電機是旋轉的呢？因為轉一個圈後“軌道”就可以無限重複的利用了。

為什麼還要做直線電機呢？大幅度的減小了傳動複雜度。

於是就有了

磁懸浮列車這種東西。

對於航母彈射來說，電磁彈射器的結構和原理與普通的直線電機並沒有什麼不一樣的地方，只不過電磁彈射器的功率要比普通直線電機要大很多。

電機這種東西容易做小不容易做大，其主要的問題在於作為電磁鐵的直線電機線圈是有“電感（L）”的。

要想功率大，“電感”就得大。

但電感L大了實際上這個“電磁鐵”充能的時間就要長很多了。

因此各國其實都在攻克的是這個問題。

至於所謂的電能消耗反而在其次。

美國最新航母“福特”號的一大亮點就是採用了電磁彈射器（EMALS），它和之前的蒸汽彈射器有什麼區別呢？它的工作原理是怎樣的呢？其實早在1940年代，美國就研究了類似EMALS的彈射技術，但是並沒有取得什麼成果，後來就放棄了。

到了上世紀九十年代，美國海軍又開始了電磁彈射器的相關研究，並且在1998年了製造了一個小尺寸模型。

電磁彈射主要是為了取代蒸汽彈射，不僅可以使艦載機能夠更快捷平穩地起飛，能夠彈射各種重量的艦載機，還能延長艦載機的壽命，降低對淡水的需求，成本更低，維護起來也更簡單方便。

電磁彈射器主要由儲能系統、直線感應電機、控制系統、冷卻系統、功率轉換系統、減速緩衝和剎車裝置等組成。美國海軍的電磁彈射器，儲能系統能夠在45秒的時間裡汲取能量並存儲，並且在2~3秒的時間內釋放高達484兆焦耳的能量。

直線感應電機利用電流產生磁場，推動運載工具沿著軌道彈射艦載機，美軍的電磁彈射器直線感應電機可以把一架重達45噸的飛機加速到240公里/小時的速度。

功率轉換系統透過迴圈換流器，向直線感應電機提供受控的上升頻率和電壓，調節電機的動子速度，使艦載機達到一定的起飛速度。

控制系統主要是透過內液增阻效應軌道上的感測器監控其執行，確保該系統能夠為艦載機提供所需的加速度。

電磁彈射器的主要原理是，採用電磁作用原理產生的電磁推力使物體加速，因為電磁驅動力與電流平方成正比，所以只要保證足夠的電流輸入，就能使發射裝置內產生足夠大的推力，進而使被彈射物體達到更高的速度。

電磁彈射器的直線感應電機由幾十個節段組成的兩束固定梁構成，需要電線為它們提供能量，並將它們轉化成電磁力來推動物體運動，每一節都會產生一個有吸引力的磁力在物體的前緣和一個排斥磁力在它的後方，彈射器的托架和飛機之間透過介面連線飛機的前輪起落架，使用與當前蒸汽彈射系統相同的硬體。

啟動時電機沿軌道加速托架，在飛機滑行過程中，只有圍繞托架的線圈部分通電，有效減少了功率損耗。在連線到彈射器的托架之後，飛機被電磁推動直到升空。之後，減速緩衝和剎車裝置透過逆轉兩束電磁力來抵消前進動力，托架將在20英尺內停止，然後用同樣的能量使托架歸位。

與蒸汽彈射器相比，電磁彈射器可以更精確地控制發射過程。

在使用蒸汽彈射器時，航母發射一架艦載機所需的蒸汽量取決於飛機的重量，一旦發射開始，就無法進行調整。如果使用了太多的蒸汽，連線到彈射器上的前輪起落架就會被扯下來。如果使用的蒸汽太少，飛機就不會達到起飛速度，並會墜入海中。

而電磁彈射器的發射控制系統，可以監測飛機在發射過程中的速度，並可以在發射過程中進行調整，以確保飛機以最合適的速度起飛。

電磁彈射器還可以發射更多種類的飛機，包括重型戰鬥機和輕型無人機。電磁彈射器還擁有更充沛的能量和效率。

電磁彈射系統擁有4個磁碟交流發電機，每一個都可以提供121兆焦耳的能量，而蒸汽彈射器只有大約95兆焦耳。

電磁彈射器的理論功率轉換效率高達90%，而蒸汽彈射器的效率僅為5%。不過，電磁彈射器的造價更高，技術難度更大，可靠性也有待提升。

由於電磁彈射器擁有比蒸汽彈射器更大的優勢，因此代表了未來航母彈射技術的發展方向。美國是世界上第一個發明實用型電磁彈射器的國家，“福特”號是世界上第一個使用電磁彈射器的航母。

儘管“福特”號航母的電磁彈射器發生過嚴重故障，仍有很多地方需要完善，可靠性也需要更進一步的驗證，但不能因此而否認電磁彈射器的先進性。