美国人是怎样解释为什么福特号到现在都不能弹射F35C的？

今天在B站上新鲜出炉了一个繁体字的相关视频，大意就是福特号弹射F35C技术上没问题，只是因为有一点点不匹配所以为了省钱就没安排，F35C暂时就让那些蒸汽弹射的老航母用了，蒸汽弹射性能差和对飞机机体会造成较大损伤也就只能忍了。至于那些老航母匹配F35C要花多少钱没说，只说了老航母的配电结构正好适合给F35C上的蓄电池充电，而和F35C建造时间差不多的福特号配电系统却恰恰无法做。视频还解释了福特号现在电磁弹射故障率较高的原因是因为储能系统。

至于解决方法，解释说这些不匹配问题在新的肯尼迪号上都已解决，而且储能系统也不再是4条弹射器公用的了，这样可以降低故障率，但没有解释是用的什么方法。

福特号储能是用了4个巨型高速飞轮，而且从原理上说为了抵消飞轮的旋转惯性，4个飞轮的转速应该是同步变化的（最起码应该是两个，一个顺时针，另一个逆时针。但4个应该最好，可以在两个方向上都有抵消作用）。所以不知是不是用了16个飞轮，还是干脆用别的方法储能了。从故障率只是降低，而不是基本排除了已知故障成因这种说法来看，很可能就是增加了飞轮的数量，毕竟原来有过调查，要降低故障率，就得不那么频繁地使用飞轮。不过这也太搞笑了吧，本来4个飞轮就已经使得电磁弹射系统比蒸汽弹射系统笨重了，结果还要再增加12个飞轮。

视频最后说，因为这些改装，原来预定22年入列的肯尼迪号要推迟到27年。没想到这些问题倒成了拖延进度的正当借口，不过造成这么长时间拖延本身就应该是严重设计失误了吧？谁应该承担责任呢？

在福建号弹射视频发布后，美国军方并没有正面回应，反而是在通过各种渠道宣传2028年F47将首飞，而这个视频看起来很像是一个权威解释，但为什么单单发在简中网上呢？

看了一下这几天国外的网上评论，发现基本上都没有仔细分析为什么福特号到现在还不能弹射F35C，也就是中国网民比较关注。但关注后才发现这很可能显示了美国在电磁弹射技术方面存在严重问题，很可能真的要比中国的落后十年以上。

外网评论一般也不提空警600的相控阵雷达起码要比美国E-2的先进一代，在争夺制空权方面歼35要远远强于F35，歼15T在各种指标上都碾压从中型机升级来的F18，这说明除了中国网友以外，多数人都不会意识到除了核动力驱动以外，中国航母在硬件方面已经全面超美了，当然在甲板调度和实战经验方面确实也还欠缺，但这些基本等效于软件，而中国人不缺智慧，所以解决软件问题应该会更容易。

所以，美国军方现在的应对方法是很聪明的，即根本不解释，那样世界上多数人最多也就觉得中国快在航母上赶上美国了。而如果搞些站不住脚的理由解释，很可能反而坏事，而且暗示中国只会抄袭的选择也会失去了。

补充一点猜测

查了查百度，觉得有可能福特号的弹射器用的是异步直线电机而福建号用的是同步直线电机。

异步直线电机的工作原理和普通异步电机是类似的，即定子绕组里通入三相正弦波交流电产生向前移动的磁场，这个磁场在直线电机的滑块上就会感应出电流，这个感应电流产生的磁场和定子绕组产生的磁场互相作用就对滑块产生推动力，并使得滑块带着飞机向前移动。如要在滑块上产生感应电流，滑块的移动速度必须低于磁场向前的移动速度，这就是异步这个名称的来源。磁场对滑块产生的推动力大小和速度差的大小有关，速度差为零时没有推动力，而速度差太大推动力也会下降，所以必须根据需要弹射的飞机的重量设置合适的输入交流电频率，使得速度差处于一个合适的范围内以得到最大的弹射力。

而飞轮储能装置和异步直线电机是天生的绝配，只要根据需要弹射的飞机重量将飞轮调到合适的转速，那么弹射时飞轮上交流发电机的定子绕组就会感应出所需频率的三相正弦波交流电。这样就可以直接将飞轮发电机定子绕组接到弹射器直线电机的定子绕组上，只要绕组的线径足够粗，储能飞轮的惯性足够大，就能在极短的时间内将足够大的能量从飞轮里传送到弹射器的滑块上，将飞机弹射出去。这样就不需要使用任何有源控制器件，整个系统看起来非常简洁。

在百度里检索储能飞轮可知，相比于蓄电池的化学储能方法，一般认为飞轮储能的储能密度、寿命和可靠性都是有优势的。在设计福特号的时候，国外在飞轮储能方面技术是遥遥领先的，这很可能是福特号为什么采用这种技术路线的主要原因。

估计福建号的弹射器有很大可能是用的同步直线电机。同步直线电机的滑块是用永磁体构成的，而定子绕组产生的移动磁场向前的移动速度是和滑块移动速度相同的，通俗地说就是移动磁场牢牢吸住滑块一起向前移动。由于滑块是加速前进的，这就要求移动磁场的前进速度也是必须不断加速的，因此就无法使用飞轮来产生驱动电流。所以弹射所需的能量应该是存储在大功率蓄电池或超级电容里的，而驱动电流则是由大功率igbt或碳化硅有源控制模块产生出来的。这可能就是为什么福建舰的弹射器被称为是直流的原因。

由此可见，直流弹射的弹射加速度是全程可控的，可以将飞机以很均匀的加速度弹射出去，对飞机的机体损伤最小，对飞行员的压力也小。而交流弹射的弹射加速度在建造时就基本固定下来了，可控范围要小得多。因为要产生极其巨大的弹射功率，直流弹射对大功率有源控制模块的要求极高，如没有符合要求的控制模块就无法实现。

所以福特号的跟头很可能是栽倒在没想到储能飞轮的故障率在航母那个环境里达不到要求。而原来没有福建号的时候这还不算大问题，多加几个飞轮也就可以凑合了，有总比没有好吧。但美国人现在和福建号比比，肯定是怎么看也觉得自己的交流弹射太落后了。但美国那个体制又不像中国，当发现电磁弹射比蒸汽弹射优越时能果断修改建造方案，如要和国会说自己原来的方案不行是万万不能的，就这么拖着可能是最佳的策略了。

另外，这里解释一下为什么需要储能装置。可以很容易地算出，弹射一架飞机所需的电能也就是几十度，对无论是核动力还是常规动力航母来说，在弹射间隔里发出这些电能都不是难事，难就难在怎样将这些能量在弹射的那短短几秒钟内输出到弹射器上，而储能装置就是用来干这个的。这个装置在弹射间隔中将舰上发出的一部分电能储存起来，然后在弹射时这个装置能在几秒钟内就将这些储存的电能输出给弹射器。飞轮储能是在弹射间隔里用电动机将飞轮逐渐加速到所需转速，而直流储能是在弹射间隔里将电能储存到大容量蓄电池或超级电容里。从这里也可以看出能不能使用电磁弹射和航母是否是核动力根本就没有关系。

当然，以上基本上是圈外人的猜测，真相很可能并不是这样。

补充的补充

网上有人贴出了最经典的介绍福特号弹射器结构的英文原文，显示了福特号弹射器也是使用了永磁直线同步电机（从某种意义上讲是分段同步）。将飞轮储能输出至弹射器的关键组件称为 Cycloconverter，其结构没有详细介绍，好像主要是由整流器件组成，输出频率为 0-644Hz而电压是 0-1520伏。然后用了一个庞大的可控开关系统将能量输出给弹射器电机的149个分段，使得在弹射时能量只输出到滑块所在的分段（弹射轨道总长大概是百把米）。

所以福特号和福建舰弹射器的最大区别在于福特号的储能装置是机械飞轮而储能输出电路是以交流为主的，福建舰储能装置是超级电容或高速率充放电蓄电池而储能输出电路是以igbt或碳化硅控制模块组成。很明显福建舰的技术比福特号的要先进起码一代，而美国如果要抄福建舰的作业，那么很可能弹射器直线电机、储能装置以及储能输出控制电路等都得全部重新研发。以美国现在的研发能力，10年能完成的希望可能都不大，而且他们现在很可能仍然在纠结是抄作业好还是就这么拖着好呢。