中国的第三艘航母“福建号”6月17日成功下水，作为首艘中国完全自主设计建造的弹射型航空母舰，其采用的电磁弹射技术成为网络上备受热议的话题。为此，我们特别采访了原江苏省宏观经济研究院院长，江苏省非并网风电与高载能工程实验室主任、国家“973”计划“大规模非并网风电系统的基础研究”项目（2007CB210300）首席科学家顾为东博士来讲解我国电磁弹射的研究发展之路。
对于电磁弹射起飞飞机，最大优势是可以大幅度提升战机起飞载荷，增加甲板停放飞机的数量，改善起飞性能，也方便预警机、运输机等大型飞机的起飞等。因此，装备现代电磁弹射系统，是各海洋大国发展现代航母必须突破之路。
顾为东博士说到：“现代海上重器航母，作战武器是飞机，随着我国003型航母‘福建’舰的下水，美国最新型的‘福特’号一度又冲上热搜，他的试航之路无比艰难，问题主要出在美国率先发明的电磁弹射器故障频繁、事故不断，究其原因，主要是基础研究成果出了问题，导致技术路线出现偏差。”
“为什么这么说，主要原因是美国采用的EMALS电磁弹射系统是交流综合电力系统，因电路结构不适应航母电磁弹射电力需求规律，在高功率‘瞬间’释放电力时，常常给交流发电系统造成巨大的瞬间过负荷，导致故障频繁，如果频繁使用，故障概率高达80%。”顾为东博士说到。“从耗能的角度来说，电磁弹射器是名副其实的高耗能‘电老虎’装备，电磁弹射器在工作的2秒左右瞬间消耗的电能，相当于交流发电机的保障功率在理论上必须≧6.4万KW，实际应用中还要留有20%的安全系数，这对于孤岛型的核动力、特别是常规动力的航母来说，都是很苛刻的；而且飞机弹射起飞造成持续大幅度瞬间电流冲击，对于交流发电机组和电源控制系统都是致命的，可以说仅凭现有的中压交流供电技术难以满足需求。”
相比交流综合电力系统，采用直流中压与电流缓存技术，可实现较小功率负荷，实现直流中压瞬间大电流稳定输电，不仅可以满足航母舰载机电磁弹射对大电流的瞬间需求，还圆满地解决了相关军事装备如大功率激光武器、大功率脉冲装备及相关民用装备系统技术这一难题。
在这一领域，我国在20世纪70年代末进行了相关多能源协同的中压直流缓存技术及控制系统的研究，以较小的发电功率实现瞬间稳定输电，达到装备大电流用电要求。科研团队从基础研究和实证方法进行研究，并取得系统性成果，早于美国基础研究达40年。当时基础研究的实证研究及技术验证，是应用在小功率发电机实现瞬间大电流输电，实现消雹增雨火箭群发工程。
1978年利用小功率手摇发电机，通过基础研究和技术创新，成功实现直流中压大电流释放，从一次只能引发2枚火箭到一次可引发10枚火箭的实物
1978年，江苏省盐城市的知青科研团队，在获江苏省先进科技工作者称号的顾为东领导下，开展了用小功率发电机（农村电话机中的手摇发电机）实现瞬间大电流输出，群发消雹增雨火箭发射工程。按发电机的最大功率输出，每次仅仅能够带动2枚电发火管，引发2枚火箭升空，难以满足大量快速群发火箭降雨、消雹的要求。
一次性发射10枚火箭上天的现场，图中可清晰地看出7支（还有3枚没有拍摄进来）降雨、消雹火箭腾空飞翔的尾焰
科研团队通过理论分析研究，决定采用小功率发电机整流DC/DC中压直流系统，配置中压直流缓存装备，最终实现发电机和中压直流及缓存系统的瞬间协同大电流输出工艺和技术路线。科研人员研发试制一套小功率发电机的倍压整流直流装置，通过倍压系统将电压升高4倍，进入电流缓存系统，最后实现直流中压大电流释放，成功地实现由只能一次引发2枚火箭至一次性引发10枚消雹增雨火箭，瞬间释放功率达到发电机平均输出功率的5倍，故障率几乎为零。
1978年在南京获江苏省政府先进科技工作者称号留影，右一是孔站长，顾为东博士为右三。
此次的科研成果得到了省市的表彰，1978年顾为东获江苏省先进科技工作者称号，共青团全国第十次代表大会代表，江苏省五届人大代表，1979年命名为江苏省新长征突击手标兵和全国新长征突击手。新华日报、中国青年报和中央人民广播电台都对此次科研成果进行了报道。“当时的降雨、消雹火箭由响水县气象站提供和合作，电发火管由我们自己制造和改造火箭发射架。气象站孔站长与我一起获得江苏省先进科技工作者荣誉。”
1985年、1986年1988年发表的部分论文
“关于直流中压与电流缓存技术的研究，1984年、1985年相关论文于国内核心期刊发表，1988年在国际学术会议上发表，直至2007年，通过先后三轮严格的评审答辩，终于成为国家基础研究项目“973”计划能源领域的首席科学家，既圆了从小就一心想当科学家的梦想，也使我几十年锲而不舍地进行科学研究，从兴趣爱好转化为国家科技振兴的责任。”顾为东说到。
期间，还制造了一套无线电群发降雨、消雹火箭装置，效果也很好，但由于要配置引发电源和雨天频率不稳定及一次试验负伤而被搁置
“可以说，我们在电磁弹射基础研究方面的理论和实证技术成果，要早于美国40年。据悉现在福特号航母也已开始调整技术路线，采用技术路径与我们40年前直流中压缓存的大电流瞬间稳定输电系统一致，应该在不久的将来即可制造并应用于福特号航母，满足航母舰载机电磁弹射对大电流的瞬间稳定需求。”
实践证明，若美国福特号航母早日采用我们的研究成果和技术路线，就不会出现目前故障频发进行伤筋动骨的改造了。
图：中压直流智能大电流缓存变负荷释放控制系统
基于这一基础研究和技术二次开发的成功，1980年该技术用于大型风力发电机上，为我国大型风机的中压直流DC/DC变流及控制系统奠定了理论和实证基础。其次，该技术于2009年直接应用“攀登”计划项目非并网风电电解水制氢装备，在全球首次成功实现风电中压直流输电DC/DC变流及控制系统直接用于制氢生产，还于2011年参与制订了国家标准。
2011年该技术又成功应用于我国大庆油田、辽河油田风/网互补变DC/DC直流变电流缓存系统，实现间隙式大电流稳定释放工况，在平均风速6.9m/s时，风电替代率为84.2%。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。相信在科研人员不断的努力下，电磁弹射技术会越来越成熟，中国航母将会在国际上大放异彩。（通讯员：何良庆）
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