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航母上的電磁裝置設(shè)計(jì)

Category: STEM國(guó)際競(jìng)賽 Date: 2020年3月22日下午6:48

航空母艦，簡(jiǎn)稱“航母”，有“海上霸主”之美稱，是一種以艦載機(jī)為作戰(zhàn)武器的大型水面艦艇，可以供艦載機(jī)起飛和降落。它通常擁有巨大的飛行甲板和艦島，艦島大多坐落于右舷。航空母艦是目前世界上最龐大、最復(fù)雜、威力最強(qiáng)的武器之一，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的象征。可以說(shuō)航母對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)有著重要的作用。今天小編要介紹的這個(gè)內(nèi)容就是與航母有關(guān)的，課題題目是加州理工科研課題：用于航母飛機(jī)彈射的新型電磁裝置設(shè)計(jì)。

課題簡(jiǎn)介

電磁彈射器是美國(guó)、英國(guó)及中國(guó)等多個(gè)國(guó)家的海軍正在研發(fā)的最新一代航空母艦專用飛機(jī)彈射器。目前只有美國(guó)海軍公開(kāi)宣布研制成功，并且安裝在建造中的福特級(jí)核動(dòng)力航空母艦上。與磁懸浮列車的原理相同，電磁彈射器使用一臺(tái)直線電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，這是其與傳統(tǒng)的蒸汽彈射器最大的不同。電磁彈射器的優(yōu)勢(shì)在于其更安全可靠，因?yàn)橄噍^于蒸汽彈射器，其加速的過(guò)程更均勻，對(duì)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)傷害也更小。

該項(xiàng)目中，我們將運(yùn)用多物理場(chǎng)設(shè)計(jì)并在三維中構(gòu)建、模擬一個(gè)復(fù)雜的瞬態(tài)電磁彈射模型。我們將研究電流、速度、電磁能量的分布和電磁彈射的效率等參數(shù)。利用該方法，可以研究更為復(fù)雜和精細(xì)的彈射模型。

科研方法

計(jì)算機(jī)仿真模擬

計(jì)算機(jī)仿真模擬是一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件建立抽象模型、模擬真實(shí)條件并進(jìn)行分析的技術(shù)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)相比，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)通過(guò)數(shù)學(xué)建模，解放了普通實(shí)驗(yàn)對(duì)于器材的苛刻要求，具有可多次進(jìn)行、反復(fù)試錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)黑箱化了復(fù)雜的理論推導(dǎo)與數(shù)據(jù)計(jì)算，能夠以直觀的方式呈現(xiàn)研究的成果，對(duì)于初次涉獵科學(xué)研究的高中生而言，也更為簡(jiǎn)單易學(xué)、容易上手。

例如：在設(shè)計(jì)外太空的衛(wèi)星軌道時(shí)，受制于客觀條件，科研工作者無(wú)法在地球上重現(xiàn)外太空的環(huán)境，因此，只能借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算能力，對(duì)外太空的情況和衛(wèi)星的軌道進(jìn)行模擬、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，并基于模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，完成科學(xué)的軌道設(shè)計(jì)。