最近，官方公開福建艦正式服役的一段電磁彈射空載彈射視頻火了。視頻中，伴隨著彈射時(shí)悅耳的震顫與電流聲，福建艦的電磁彈射滑塊以200公里時(shí)速向前高速彈出，又在軌道的末端幾乎瞬間剎停，穩(wěn)穩(wěn)地停下了鏡頭前。

▲這不是慢鏡頭

▲央視為此專門做了一個(gè)3分鐘的循環(huán)視頻，讓大家反復(fù)觀看

一開始，大家還以為這是延時(shí)攝影的慢鏡頭，但很快就有眼尖的網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)了，福建艦上的旗幟隨風(fēng)飄蕩的速度始終如一——這不是慢鏡頭，而是正常速度的實(shí)拍！

看到這個(gè)鏡頭，不知道你想到的是什么？反正軍武菌想到的都是……星際躍遷

但你有沒有想過一個(gè)問題，為什么航母彈射器上的滑塊能實(shí)現(xiàn)“瞬間剎停”？

俗話說外行看熱鬧，內(nèi)行看門道。軍武菌今天就來教大家一點(diǎn)裝B的小技巧，用中學(xué)生都能看懂的知識講清楚這里面的原理。

彈射器剎停原理

首先，不論是電磁彈射器還是蒸汽彈射器，都要面臨一個(gè)問題：彈射艦載機(jī)時(shí)，彈射滑塊會帶動(dòng)艦載機(jī)高速向前運(yùn)動(dòng)。到了滑行盡頭時(shí)，飛機(jī)自然是飛出去了，但是滑塊怎么辦？總不能和飛機(jī)一樣扔出去吧？

按照一般的想法，只要在滑塊的盡頭放一個(gè)擋板，就能把滑塊擋住了。但問題是，彈射器工作時(shí)會給滑塊施加極高的速度，帶來巨大的動(dòng)能。如果是硬碰硬的撞在一起，就算一次兩次沒有撞壞，長久下去也肯定會對結(jié)構(gòu)造成不可逆的損害，沒準(zhǔn)哪天就給射出去了。

因此，彈射器必須在滑塊的盡頭設(shè)置一個(gè)緩沖裝置，從而吸收彈射艦載機(jī)時(shí)滑塊上的殘余動(dòng)能，保護(hù)整個(gè)彈射系統(tǒng)不受破壞。

▲現(xiàn)代復(fù)合弓上會有一個(gè)專門阻攔弓弦的減震器，就是差不多的原理

當(dāng)然，彈射器的動(dòng)能不是一般的大，這個(gè)緩沖器不可能隨便找塊橡膠或者彈簧就行了。因此在美國的蒸汽彈射航母上，采取的是一種叫做“水阻尼器”的液壓緩沖裝置。

▲水阻尼器的原理

水阻尼器的結(jié)構(gòu)其實(shí)很簡單，就是一個(gè)裝滿了水的罐子，設(shè)置在彈射器軌道的末端。由于水幾乎是不可壓縮的，當(dāng)彈射器的滑塊沖入水阻尼器時(shí)，滑塊上的動(dòng)能就會被水吸收釋放，大大減輕對滑塊和其他零件的損傷，原理就和從樓上跳下來會摔死，但跳水運(yùn)動(dòng)員入水卻不會受傷一樣。通常來說，只需要1.5米的距離就能讓高速前進(jìn)的彈射滑塊完成剎車。

▲水阻尼器安裝在彈射器前方，或許也可以稱為液壓阻攔器

這套系統(tǒng)的原理非常簡單，甚至可以說是原始，因?yàn)樵缭诘诙问澜绱髴?zhàn)結(jié)束時(shí)，美國海軍的航空母艦就已經(jīng)開始使用類似的水阻尼器了，并一直沿用到現(xiàn)在還在服役的尼米茲級核動(dòng)力航母身上。但必須承認(rèn)，這套系統(tǒng)也確實(shí)足夠可靠，經(jīng)過70多年仍然沒有什么大的改變。

▲尼米茲級航母還在使用這種水阻尼器

不過，蒸汽彈射這種落后技術(shù)相信大家也不是很感興趣。我們接下來重點(diǎn)講解，福建艦上使用的電磁彈射器實(shí)現(xiàn)急停，究竟是個(gè)什么原理。

楞次定律

相信大家都知道，電磁彈射器的原理和結(jié)構(gòu)其實(shí)都要比蒸汽彈射器簡單，在剎車這方面其實(shí)也是一樣的。而且軍武菌敢說，很多讀者在上學(xué)的時(shí)候估計(jì)都學(xué)過，這就是高中物理的必修內(nèi)容“楞次定律”。

▲德國物理學(xué)家楞次

嗯，軍武菌知道，就算有人學(xué)過，估計(jì)也都已經(jīng)還給老師了。所以我在這里再講一遍。楞次定律的內(nèi)容是：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

這一段文字，絕大多數(shù)人看起來估計(jì)都和天書一樣，每個(gè)字都認(rèn)識，就是看不懂。所以在教學(xué)過程中，老師們常常把楞次定律總結(jié)為一段口訣：“增反減同，來拒去留，增縮減擴(kuò)”。

而對我們今天這個(gè)問題，最重要的部分就是這個(gè)“來拒去留”。

▲物體會在圈中緩慢掉落，這個(gè)現(xiàn)象看起來非常神奇

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，我們可以知道，導(dǎo)體在靠近磁體的磁場時(shí)，會隨著切割磁感線的方向產(chǎn)生感應(yīng)電流。而感應(yīng)電流本身產(chǎn)生的磁場與當(dāng)前所處的磁場是相反的，即“增反”，阻礙導(dǎo)體與磁場的靠近，這也就是所謂的“來拒”。

因此，如果我們放置一塊強(qiáng)磁鐵，然后用鋁、銅等本身沒有磁性的優(yōu)良導(dǎo)體靠近或原理磁鐵，就會基于這一原理產(chǎn)生阻力，表現(xiàn)出“來拒去留”的特性，阻礙兩者之間的相對運(yùn)動(dòng)，這就是所謂的電磁阻尼。

而且，電磁阻尼的阻力大小與導(dǎo)體和磁體之間的相對速度是成正比的。兩者的相對速度越大，阻力也就越大。如果以較快的速度靠近，形成的電磁阻尼也比較大。當(dāng)然，這種阻力也受限于磁體本身的磁力，你用家里冰箱貼上的磁鐵肯定是什么也擋不住的。

前些年軍武菌看到過一個(gè)新聞，說是有人找到銀行，說自己購買的金條可以被磁鐵吸取。視頻里這名男子使用磁性極強(qiáng)的釹磁鐵靠近懸空的金條，隨后快速靠近和遠(yuǎn)離金條，金條也隨之發(fā)生了輕微的晃動(dòng)，因此他認(rèn)為金條成分不純，里面很可能含有鐵。

但事實(shí)上，只要學(xué)過高中物理的人，都能搞明白這里面的原因——黃金同樣是一種導(dǎo)體，使用強(qiáng)磁鐵靠近金條，當(dāng)然會讓金條發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而表現(xiàn)出“來拒去留”的現(xiàn)象！可惜的是，不論是當(dāng)事人、銀行職員還是新聞?dòng)浾撸烙?jì)都把知識還給物理老師了。

而具體到電磁彈射器上，情況也是一樣的。只要彈射器的滑塊上使用了鋁或銅一類的導(dǎo)電材料，并在彈射軌道的末端設(shè)置一塊強(qiáng)磁鐵，就可以實(shí)現(xiàn)彈射器的短時(shí)間制動(dòng)。而且不論電磁彈射器以什么樣的速度彈出，只要在安全范圍之內(nèi)，都能夠利用電磁感應(yīng)效應(yīng)迅速完成剎車。

▲這就是電磁阻尼的效果

事實(shí)上，這種電磁制動(dòng)原理在我們的日常生活中是經(jīng)常能見到的，其中最常見的就是過山車和跳樓機(jī)。現(xiàn)在的過山車基本上都采取了電磁制動(dòng)結(jié)構(gòu)，在高速狀態(tài)下也能迅速完成剎車，而且對制動(dòng)系統(tǒng)幾乎沒有任何磨損，安全性和耐用性大幅提升。

▲游樂場里的跳樓機(jī)就是這種原理來剎停的

▲過山車上也廣泛使用了這套制動(dòng)系統(tǒng)

不過，正如前面說的，電磁阻尼的阻力和相對速度是成正比的，如果兩者的相對速度非常慢，產(chǎn)生的阻力就會小得忽略不計(jì)。所以在視頻里我們可以看到，這個(gè)滑塊并不是直接減速到靜止的，而是瞬間剎車之后，又向前低速滑動(dòng)了一小段，這才完全停下來。

所以說，電磁彈射器的“瞬間剎?！痹砥鋵?shí)非常簡單，沒有什么高深的原理，用中學(xué)物理知識就能解釋清楚。軍武菌建議大家把這篇文章好好多讀幾遍，下次陪女朋友坐過山車的時(shí)候，就有吹水的資本了！