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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？

2018-02-15 20:28:37

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飞轮储能的最大优点是其能量密度和功率密度（相关定义见下一节）都非常不错，并且具有高可靠性、高可维护性和超长使用寿命的特点。自20世纪90年代以来，飞轮储能已经广泛的应用于很多工业领域。在近年来，通过采用高强度碳素纤维复合材料、磁悬浮和真空技术以及充分利用电子电力技术的新进展，飞轮储能的性能更有了更大的提高。

在飞轮储能方面，国内有诸多厂商和研究机构已经有相应的产品。而马院士领导的团队在这一领域做了很多的工作，其论文中的原话是，“突破了高能量密度、长脉宽和长寿命的惯性储能技术，创造性地提出了将拖动机、励磁机、旋转整流器及主发电机共轴集成，并将飞轮与转子合二为一的储能电机方案，提高了装置的功率密度和能量密度，解决了脉冲功率装置与不同容量电力系统适配的难题。”对此的一句话解读：我们已经搞定了飞轮储能方式，并解决其与电磁弹射、电磁炮这一类系统的兼容性。

从相关论文中的我们还可以判读出，马院士团队实际上是将惯性储能和发电机融为一体，做成了所谓的储能电机。在连接外部电网充电时表现为一个惯性储能装置，在工作时表现为一个大功率发电机。而后多个这样的储能电机发出的能量，经过相应的功率转换装置，变为可以用来驱动电磁发射装置的巨大能量。受制于储能电机的输出功率等级，相比于需要GW级别瞬时输出功率的电磁轨道炮，电磁弹射器大约百兆级别的瞬时功率需求更为匹配。实际上，MD的福特级航母上的电磁弹射器也采用了飞轮储能模式。

在讨论电磁弹射系统的论文中，马院士团队大篇幅的讨论了和储能电机相关的一系列技术问题，特别是其在很短时间内大幅度提高输出功率时相关的稳定性和励磁调节快速性问题。这种应用模式和电磁弹射器的需求非常吻合，基本可以判定为电磁弹射器的配套储能装置。

6、复合储能：电磁轨道炮的必然之选

相比于电磁弹射器，电磁轨道炮对于瞬时功率的要求要剧烈的多。马院士论文中对此的描述是：以32MJ动能导轨式电磁发射为例，其单次输出能量达百兆焦、瞬时输出功率达数十吉瓦。在需要连续快速发射的场合，单一储能难以满足该要求。海军工程大学提出了导轨式电磁发射装置应采用混合储能方式供电.....

从这一段话里，我们可以读出两个关键信息：其一，电磁轨道炮的瞬时功率要求的确达到了几十吉瓦（GW）级别，这与我们前面的测算一致；其二，已有的任何一种单一能量存储模式，不管是超级电容、惯性储能甚至超导储能，都无法满足电磁轨道炮的能源需求。对此的解决之道，是采用所谓的混合储能方式，而这也一定是936上面那门大炮背后的工作方式。