为什么弓箭不能空放而更大更猛的福建舰电磁弹射可以空放呢?
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00:02这段视频已成经典。
关于空放,归根结底就是个能量守恒的问题,蓄积在弓片里面的能量,以及电磁弹射动子的动能,最终去了哪儿?
我有一把猎弓,40磅的,平时取了弓弦存放,要用了再挂弓弦。

上弦之后可见弓片向后弯曲,蓄积有一定弹性势能;继续开弓拉弦,则会蓄积更多弹性势能。如果搭箭发射,这些弹性势能大部分就在箭上飞出去了,只有很小一部分作用在弓片和弓弦上。
这时候如果空放,这些弹性势能就会全部作用在弓片弓弦上,最终转化为内能。
实际上弓片这东西很娇贵,承受冲击能力很差,从力学角度也很好理解,有箭/无箭,弓片回弹速度差距很小很小肉眼几乎看不出来,但就这一丢丢差距导致弓片承受的过载差别是巨大的。
很多人以为福建舰电磁弹射器动子这段视频是慢动作,我第一眼也以为央视为了让大家看清楚,故意拍的慢动作。
其实不是。
仔细看背景旗帜,动作速度并没有明显放慢,这就是一段正常拍摄的视频。
这个动子就是以这个变速度在运动,央视只是把它拍下来,没有任何处理。
动子本身并不重,相对挂了飞机来说轻很多,如此丝滑的在几米内停下来,说到底就两个技术:
一个是电磁动能回收,跟你家电动汽车动能回收一个原理,只不过把圆周电机改成了直线电机;
一个是精准调教,你开一次低端入门电车,再去开一次20万以上的电车就能感觉出来,无论加速还是动能回收都要柔和线性很多。
福建舰这一把动子“刹停”秀,明显碾压福特级电磁弹射和以前的蒸汽弹射一个时代。
蒸汽弹射的动子刹停是用的水槽,动子最终滑入一个“水槽”,在水的阻力下停下来,到也算“简单粗暴”,但必须要面对一个问题:界面阻力。这玩意儿其实跟撞墙没啥区别,从空气滑入水,因为水不可压缩,对动子的冲击力是很大的,会造成严重的金属疲劳。另外水封也是个大问题,消耗额外的淡水就不用提了。
这是一个蒸汽弹射器在工作,飞机下方那个水雾并不是蒸汽,是动子滑入水槽激起的雾状水。
福特级的电磁弹射器动子,最终刹停是恒定电磁阻力,而且不能完全做到动能回收,一样有很强的“撞墙”感。早年看到过一个福特级弹射测试小车的视频,小车飞出去以后,动子甚至有金属碰撞声,可惜找不到了。
福建舰这次秀的动子刹停,完全没有任何碰撞感,它就那么丝滑停下来了,堪比电影级慢动作视觉效果,说明对电磁弹射轨道的精准调教已经到达50毫秒级以下,肉眼感觉不出来。人眼的时间分辨率就是50毫秒左右,而动子刹停与启动、运作并没有原理上的区别,可以合理推测福建舰的电磁弹射能够做到毫秒级的精确控制,实时改变弹射推力。这个需要极为强大的功率原件,才有可能在这么大的功率、推力下,做到如此精细的调教。
央视高清节目在互联网渠道的播放帧率是60FPS,一秒60帧。在这个帧率下录屏拉片,依旧没看出顿挫感,那个动子依旧跟慢动作一个视觉感受。
说明福建舰动子调节频率至少在60赫兹以上,即一秒调节60次,时间间隔低于17毫秒,说它“毫秒级调节”并没有什么问题。
民用产品大家其实也能感受到差异了,老一代“唐DM”3.9秒的零百加速,新的唐L也是3.9,急加速驾驶感完全两回事。老唐急加速明显头晕,感觉很“硬”,加速度来得非常急;试驾新的唐L已经没这个感觉,加速度即使在暴力模式下也是均匀起来的,背后功率原件的调教已经不可同日而语。
这个“空放”,技术含量技惊四座。
大多数人看不懂,但美国人肯定看得懂,看得特别懂,懂王那么懂。这种精细调教能力说明福建舰上面那玩意儿“领先就领先美国”不是跟你闹着玩的,这玩意儿真能弹重型机,又能弹轻型机,还能谈无人机,你让它给你弹一块豆腐出去,多半也能保持不碎。
更别说区区回收那点动子的动能了。
惹毛了它完全可以在动子旁边放一长串金属拨片,让动子拨动它们,靠速度变化给你弹一曲《钢铁洪流进行曲》。
你是咋敢拿弓箭跟次世代牛逼酷炫超大功率超强调教直线电机比的?
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龙牙 - 133 个点赞 👍
因为电磁弹射能量并不大。
国内没公布,可以拿福特看一看,福特的电磁弹射能量是122MJ,这个是有公开数据的。
福特的电磁弹射单机装机多少功率呢,14MW单台,四台56MW罢了。
按照福特的说法,充一次电是45秒,转换效率大概40%,把损耗算上,弹一次实际释放也就四五十度电。
笛子大多数主力出货的纯电车的电池都是50度,这个电池如果放电倍率足够,一块电池就可以弹一次飞机了,就这么点能量。
这个有相关论文,我们比福特做的好很多,这个是福特。

这个电力对于全舰综合电力系统和全舰无时无刻不释放出的能量乃至于后坐力来说,都是个非常非常非常小的数字。
说真的,你知道这个电力是什么概念吗?
笛子前段时间推出了个这玩意。

14500度电。
什么概念呢?带一个这玩意,按照单次50度电计算,能给电磁弹射器供能290次,足以支持航母两天的高强度作战了。
这一个三十六吨,带三个才100吨出头,对于十万吨的航母来说,根本不是问题。
连发电机组都省了,用航母上的主发动机轮流充电就行。
我的建议是美军不如考虑从笛子这搞点技术,大不了开放美国市场嘛!
你用人体和航母比,那电磁弹射器不是弓箭,最多相当于皮筋,而且还是那种软皮筋,你就是把他拉到极限,最多也就你手稍微疼一下,没有任何影响。
拉开弓箭是要出全力的,人类还真造不出这么牛逼的功率释放装置。
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框框框子 - 106 个点赞 👍
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长衫造纸农 - 78 个点赞 👍
弓箭空射积蓄的力量无处释放都作用在弓本身,非常伤弓。
但是新能源车都有动能回收啊,一个道理,电磁弹射它这个直线电机也是电机,也能动能回收,所以能量是有地方去的
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沪漂大叔 - 2 个点赞 👍
弓箭不能空放,是因为拉开弓的那一刻,就已经输入了能量,转化为弓臂形变的势能。正常射箭时大部分势能转化为箭的动能,剩余的一小部分才由弓臂弓弦自身吸收。如果空放,全部势能都是由弓自身吸收,巨大的振动与冲击很容易造成弓损坏。
电磁弹射系统,是动作的时候才输入能量(电能),将电能转化为电能。弹射飞机和空放测试,很显然输入的能量是不同的。
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背锅侠 - 2 个点赞 👍
根据公开资料报道,福建舰如果是空放/空载,电磁弹射系统将切换到制动发电模式:动子惯性驱动直线电机反转,将动能转化为电能;电力电子系统调整电流相位,使定子磁场产生反向电磁阻尼力。这套回收系统效率能够到达30%,回收的电能优先反馈到超级电容阵列或航母电网。

“电磁弹射器本质是线性电机系统,其工作原理分为加速与制动两阶段。加速时,定子通过电流产生与动子运动方向同步的移动磁场,推动舰载机在3秒内达到起飞速度;制动阶段,控制器迅速调整电流相位与频率,使定子磁场反向施加阻力,不仅实现动子秒级停稳,更将动能转化为电能回馈电网。这种“弹射-制动-发电”一体化设计,既提升了能量利用效率,也降低了系统磨损。”

“永磁无刷直流电机共分为两种一动圈式和动磁式.动圈式即将永磁体装在定子上,电机动子上有铁心绕组,存在拖线的问题,且质量较大,不适宜将电机做得较长,不适用于在短时间内推动负载快速的加速;动磁式即永磁体装在电机动子上,动子无铁心,质量较小,定子的铁心绕组接线方便,可将电机做得稍长,并可以实现推动负载以较大的加速度加速,因此本弹射电机选用动磁式永磁无刷直流电机,定子对称装配在左右导轨内侧上;动子位于两侧的导轨内运动,动子上部与弹射装置装配成一体,使动子直线运动时始终保持在两个定子的对称中心。“
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