本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)，作者/吳子鵬。
近日，世界首個“電磁驅(qū)動地面超高速試驗設施——電磁橇”項目在山東濟南成功運行，并一舉將噸級及以上物體最高加速到1030公里的時速，創(chuàng)造了大質(zhì)量超高速電磁推進技術(shù)的世界最高速度紀錄。
據(jù)悉，世界首個電磁橇是中國科學院與山東省、濟南市開展戰(zhàn)略合作的重大項目，突破了一些列的核心技術(shù)，對促進交通領(lǐng)域、航天領(lǐng)域、電磁裝備制造領(lǐng)域發(fā)展有重大意義，是真正的“國之重器”。
電磁橇的重要價值
電磁橇實際上就是電磁推進技術(shù)的一種設備形態(tài)。從原理上看，電磁推進是一種利用導電氣體中電流和磁場的相互作用，使氣體高速噴射并產(chǎn)生推力的推進方法。由于導電氣體為電離高溫氣體等離子體，因此也被稱為等離子體推進技術(shù)。
電磁橇技術(shù)可用于人們較為熟知的磁懸浮列車的推進系統(tǒng)。在整個磁懸浮列車動力系統(tǒng)中，分為懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和導向系統(tǒng)三部分。在當前的推進系統(tǒng)助力下，磁懸浮列車的速度已經(jīng)突破了800公里/小時，如果電磁橇技術(shù)能夠全面應用于磁懸浮列車系統(tǒng)中，那么未來列車速度超越飛機將指日可待。
實際上，之所以命名為“電磁橇”，一個很重要的原因就是項目形態(tài)和磁懸浮列車相似。所謂“橇”取自雪橇，意思就是沒有輪子，通過滑動前進。
不過，并不能因為電磁橇的形態(tài)就偏執(zhí)地認為，其只能在地上以磁懸浮的形態(tài)跑，實際上這也是航天器推動系統(tǒng)的一種測試方式。與之相似的就是火箭橇，將火箭發(fā)動機作動力推動火箭滑車高速前進以獲取模型（或?qū)嵨铮┰囼灉y試數(shù)據(jù)的大型地面動態(tài)試驗系統(tǒng)。火箭橇是風洞實驗的重要補充，幫助航天器設計團隊更好地分析航空器的空氣動力學性能。
實際上，電磁橇技術(shù)被認為是人造地球衛(wèi)星和行星際飛行器中的一種比較理想的推進方法。和傳統(tǒng)的燃料推進技術(shù)相比，電磁推進技術(shù)擁有更大的比沖，并且由于沒有添加燃料的過程，響應速度更快，有望幫助火箭橇突破十馬赫的瓶頸。
同時，美國能源部高能與核物理辦公室的項目經(jīng)理戴維古德溫（David Goodwin）認為，以電磁推進的方式，將比其他任何一種推進方式讓航天器飛得更遠，能夠和核能實現(xiàn)完美的搭配。
據(jù)悉，本次成功在濟南運行的電磁橇設施，具有推力大、響應快、精確可控等突出優(yōu)勢，可以為高速地面交通、航空飛行器等高速先進裝備提供重要的測試手段，解決這些設備在復雜動態(tài)過程下的空氣動力學、高強度先進材料、高速測控等一系列科學技術(shù)問題。目前，這個電磁橇項目已經(jīng)可以為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和研究單位提供試驗與測試服務。
此外，此次電磁橇設施的搭建，也將對國內(nèi)大功率電力變換與控制、超導磁場相關(guān)技術(shù)的發(fā)展起到促進作用。
國內(nèi)電磁設備產(chǎn)業(yè)鏈
隨著濟南電磁橇以及西安高溫超導高速磁浮列車等一系列項目的推進，電磁技術(shù)有望推動我國交通和航天實業(yè)邁向更高的臺階。那么，當前產(chǎn)業(yè)鏈的準備情況如何呢？
我們首先看一下國內(nèi)的磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)鏈。我們在上面提到了磁懸浮列車在驅(qū)動方面的三大系統(tǒng)——懸浮系統(tǒng)、推進系統(tǒng)和導向系統(tǒng)，實際上一輛磁懸浮列車運轉(zhuǎn)還會有控制系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)以及軌道系統(tǒng)等。
在車體方面，磁懸浮列車用到的主要零部件包括超導電磁頭、電容器、變流裝置、壓縮機、空氣彈簧和車體外殼等。據(jù)悉，目前中國中車已實現(xiàn)高中低三種磁浮列車制造技術(shù)的全覆蓋，比較有代表性的子公司是中車唐山公司和中車株洲。
其中，中車唐山公司主要從事軌道交通裝備的研發(fā)、制造、服務和檢修以及工程總包、污水處理等多元化產(chǎn)業(yè)，在磁懸浮方面擁有“全系列產(chǎn)品”技術(shù)，我國首條磁懸浮列車——北京S1線磁懸浮列車便是由中車唐山公司參與承建。
中車株洲則主要布局磁懸浮方面的前沿技術(shù)，2013年-2016年期間，國內(nèi)投放了多條磁懸浮列車運營線，其中很多都有中車株洲的參與。比如2016年5月，中國首條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的中低速磁懸浮商業(yè)運營示范線——長沙磁浮快線開通試運營，這個磁浮列車便是由中車株洲與國防科技大學等高校研發(fā)制造。目前，中車株洲已自主研發(fā)出長定子直線電機和懸浮電磁鐵，將磁懸浮列車標注速度提升到了600公里/小時。
除了中車旗下的子公司，包括新筑股份、銀河磁體、橫店東磁、寧波韻升、山東章鼓、億昇科技、佳電股份等公司都是磁懸浮列車的概念公司，提供的產(chǎn)品包括磁體、牽引系統(tǒng)、線路軌道等相關(guān)產(chǎn)品。
除了圍繞中車集團形成的磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)鏈，目前國內(nèi)磁力設備也形成了產(chǎn)業(yè)鏈聚集，比如湖南岳陽。岳陽又稱中國“磁都”，擁有“國家磁力設備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”、“全國磁力設備標準化工作組”、“全國產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域品牌建設試點單位”等重點項目，并與中科院、國防科技大學、中南大學、湖南大學、北京科技大學等科研院校建立了產(chǎn)學研合作關(guān)系。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前全國超過七成的電磁技術(shù)人才匯集在岳陽。預計在2022年，岳陽電磁及磁力裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破100億元。除了推進電磁技術(shù)在軌道交通、航天工程、海洋工程和環(huán)保領(lǐng)域等重點領(lǐng)域的應用，同時岳陽也在積極推動企業(yè)向非金屬礦、環(huán)保、化工、醫(yī)療等新興產(chǎn)業(yè)進軍，打造“電磁鐵+”的創(chuàng)新發(fā)展模式。
在企業(yè)層面，岳陽擁有中科電氣、科美達電氣、大力神電磁、鴻升電磁、華中科技等電磁裝備整機企業(yè)，同時也擁有和創(chuàng)磁電、海潤電氣、新一步等配套設施企業(yè)。目前，岳陽在電磁設備方面已經(jīng)由過往電磁攪拌、除鐵器等傳統(tǒng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級到磁懸浮、軌道交通、化工成套裝備等新興領(lǐng)域。
除了湖南岳陽，目前在江蘇、山東、遼寧等省份也都有電磁設備產(chǎn)業(yè)聚集地。隨著電磁技術(shù)在交通、航天等領(lǐng)域逐漸體現(xiàn)重要性，未來這些相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)聚集地將大受裨益。
寫在最后
無論是從交通領(lǐng)域看，還是從航天領(lǐng)域看，山東濟南的電磁橇項目都可謂是“國之重器”，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的測試平臺。對于民眾而言，隨著電磁推進技術(shù)在穩(wěn)定性、可靠性以及成本方面逐漸得到優(yōu)化，地面交通工具速度超越飛機并非異想天開，而是切實可行的。
