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背靠一座三峡都不够用的电磁轨道炮，怎么装上船？

由上图中可以看出，任何一种电磁发射装置都有四个大模块构成。在其中：“储能系统”直接和舰艇提供的电网连接，可以从外部电网中获取持续但功率有限的电源，而后将其储存于自身的储能装置中；而后一旦需要开始发射过程，“功率变换系统”可以将储能系统中的长时间储备的电能，在极短的时间内转换为超大的瞬时功率输出给对应的脉冲发射装置；而后，由“脉冲发射装置”使用获取的巨大瞬时功率，根据其不同的发射原理（电磁弹射器的直线电机、电磁轨道炮的轨道电枢）实施相应的发射动作；而所谓“控制系统”负责实现对这个过程的精确控制。

从本质上来说，用来解决电源系统功率问题的就是储能系统和功率变换系统。其相互协同，负责将从外部电网较长时间充电获取的电能，在短时间以极高功率/电流的方式释放出来。在某种程度上说，这是外部电源功率在时间轴上的压缩放大过程。举例来说，外部网络的充电功率可能只有1MW，可如果持续充能10分钟，而后将存储的电能在2s内释放出来。那么在不考虑储能和功率转换系统变换损失的情况下，其在2s内可以释放出来的短时间功率达到了600s/2s=300倍，也就是300MW的超高水平，足够驱动3条电磁弹射器同时完成一次弹射。

当然这只是理论上的基本原理，在实际运用过程中，不但储能和功率转换系统会有一定程度的损耗，而且需要合理选择相应的技术路线，并克服一系列的技术难题。对此马院士在论文中总结为：电磁发射本质上是能量的变换， 为实现这一能量变换过程，需要使用大量的电力电子装置及相适应的控制技术，对电力电子装置的总体设计、拓扑结构选择、控制系统设计以及辅助系统的设计方面提出了很高的要求。

4、电磁发射系统的储能方式

为了满足不同电磁发射系统的能源需求，储能系统的设计是其中关键一环。马院士在论文中列出了适合于电磁发射系统的主要储能方式，并对其特点进行了分析。其相关细节可以参看下图：

用马院士的原话来说：由于电磁发射磁装置瞬时功率极大(100MW级至GW级)，按能量的存储形式，现行的储能方式主要有三种：①化学储能， 蓄电池、超级电容器和脉冲电容器等；② 机械能储能，如飞轮储能；⑧ 超导储能。其中，超导储能虽然具有能量密度大、效率高、响应速度快的优点，但由于运行环境要求苛刻、影响超导带材失超的因素较多、体积重量较大等原因，暂时还处在机理研究及实验样机研制阶段。

也就是说，考虑到电磁发射系统工程化和可靠性等方面的要求，超导储能还处在实验室阶段，实际可使用的就是基于飞轮的电机惯性储能和基于超级电容器与锂电池组合的复合储能方式。而从相关论文透露出的信息来看，可以判断出我国的电磁弹射器当前采用了基于飞轮的惯性储能方式，而电磁炮则采用了基于锂电池和超级电容组合的复合储能方式。下面分别结合其应用场景加以简单介绍。

5、电机惯性储能：电磁弹射的稳妥之选

基于飞轮的惯性储能，并不算一个很新的技术，wiki上面的定义如下：飞轮能量储存（英语：Flywheel energy storage，缩写：FES）系统是一种能量储存方式，它通过加速转子（飞轮）至极高速度的方式，用以将能量以旋转动能的形式储存于系统中。当释放能量时，根据能量守恒原理，飞轮的旋转速度会降低；而向系统中贮存能量时，飞轮的旋转速度则会相应地升高。其典型的结构请参见下图：

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