電磁彈射/起降技術

                           

                                                                                              By LUZE

    目前,飛機在航艦上起降、或UAV的起降,都用到複雜的機械裝置。在航空母艦上,為了短場起降飛機,除了在飛機本身加以修改如增加推重比

、升力等等外,就是用滑跳甲板以及蒸氣彈射技術協助起飛;而用捕捉鉤來協助降落。滑跳甲板協助的的短場起非效果通常沒有蒸氣彈射好,但有結構簡單、不易損壞等優點,因此也成了未來航艦的趨勢之一。除了彈跳甲板之外,還有一個大家常聽到的,就是美國下一帶航艦的〝電磁彈射技術〞。再者,目前的UAV,是利用機械結構彈射,並用捕捉網回收。這些方法複雜、易損壞、不經濟、不安全•••等,因此為了讓UAV甚至是UCAV更加實用化,最好能發展新原理的起降技術。最讓人聯想到的,也正是電磁起降。

    什麼是電磁起降?他有哪些優點?他能起降多大多重的飛機?實用性如何?筆者在圖書館找到關於UAV的電磁起降相關新聞,在此就將之略為整理,該篇文章主要是提到俄羅斯的電磁起降UAV技術。至於美國人用的為何?航艦上用的為何?也許類似、也許不同,我目前還沒找到相關資訊,故僅就UAV來看電磁起降技術,至於其他部分,待筆者有更充分資料再追

加補充。

 

 UAV的電磁起降   

    顧名思義,電磁起降就是用電磁力起降。在起飛過程,由電磁作用過渡到氣動力作用;在降落階段,由氣動力作用過渡到電磁作用。至於要如何產生這個電磁力呢?比較自然的想法是電磁鐵。而其作用原理不難想象,甚至沒有看過報導,也有辦法想像其基本原理。你想到了嗎?筆者現在就以俄羅斯工程師說的資料來揭開謎題。

    根據受訪俄國工程師所說,目前他們考慮到的電磁起降法,主要用到的兩個元件是磁場產生裝置(可能是線圈之類的)以及導體板,而具體實行方式有三:

〈1〉由載具主動產生磁場

     在這裡說的載具泛指飛機起飛的場地如跑道、甲板、甚至是機動車輛等等。其具體原理為:磁場產生裝置放在載具上,導體板放在飛行器上。

即可達到電磁力作用。其原理應該是這樣的:當磁場產生器產生一隨時間變化的磁場時,對導體板有了磁通量變化,而該導體板會產生一感應電流(也就是所謂的Eddy 電流)來抵銷這一磁通量之增加,也就是產生一反向磁場,因而與載具的磁場相斥。

〈2〉由飛行器主動產生磁場

     與上一個方法恰好相反,由飛行器產生磁場,載具放導體板。

〈3〉載具與飛行器均主動產生磁場      

     兩者都有磁場產生器,產生相斥磁場。

    其中第一個應該是較好的方案,因為飛機本身不需要花費太多電力去產生磁場,可以避免過度增加飛機重量。不過其可能有的問題是,如何僅憑載具的變動磁場就足以產生足夠的相斥力,而且又要在不熔化導體板的情況下達成。

    第二個方案,飛機將需要有足夠的電源,這可能會產生飛機重量上的設計問題。不過,這種方案將可能使飛機能停於未特殊設計過的導體平板上。不過在以小而美為要求的UAV及UCAV上,除非有其他特殊要求,否則要額外裝置起降用電力來源有點怪。

    第三個方案的特色是,產生的磁場可以不是變磁場,只要有兩個相反的磁場達到相斥作用就可以了。而且也比較不用擔心磁力夠不夠強的問題

,當然,飛機本身需要額外電力的問題也是有的。不過,這對於較大型飛機的電磁起降可能有很大的好處及較低的技術風險。  

    

    使用了電磁起降技術,將可解決因使用複雜機械裝置起降UAV而導致的低實用性問題。UAV將可以不必做複雜的減震裝置,進而減低重量。並大大提高UAV起降的安全性等等。甚至使得小型UAV能在機動車輛上進行起降作業。優點非常多。

    據估計,這種技術一旦成熟,將可起降數公斤到10噸以下的飛機。而以俄羅斯科技實力以及儲備的技術來看,估計2007到2010年俄羅斯可將此技術付諸實用。