不是慢鏡頭！福建艦電磁彈射速度那么快，是怎么瞬間剎車的？

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，伴隨著彈射時悅耳的震顫與電流聲，福建艦的電磁彈射滑塊以200公里時速向前高速彈出，又在軌道的末端幾乎瞬間剎停，穩穩地停下了鏡頭前。

▲這不是慢鏡頭

▲央視為此專門做了一個3分鐘的循環視頻，讓大家反復觀看

一開始，大家還以為這是延時攝影的慢鏡頭，但很快就有眼尖的網友發現了，福建艦上的旗幟隨風飄蕩的速度始終如一——這不是慢鏡頭，而是正常速度的實拍！

看到這個鏡頭，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問題，為什么航母彈射器上的滑塊能實現“瞬間剎停”？

俗話說外行看熱鬧，內行看門道。軍武菌今天就來教大家一點裝B的小技巧，用中學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，都要面臨一個問題：彈射艦載機時，彈射滑塊會帶動艦載機高速向前運動。到了滑行盡頭時，飛機自然是飛出去了，但是滑塊怎么辦？總不能和飛機一樣扔出去吧？

按照一般的想法，只要在滑塊的盡頭放一個擋板，就能把滑塊擋住了。但問題是，彈射器工作時會給滑塊施加極高的速度，帶來巨大的動能。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構造成不可逆的損害，沒準哪天就給射出去了。

因此，彈射器必須在滑塊的盡頭設置一個緩沖裝置，從而吸收彈射艦載機時滑塊上的殘余動能，保護整個彈射系統不受破壞。

▲現代復合弓上會有一個專門阻攔弓弦的減震器，就是差不多的原理

當然，彈射器的動能不是一般的大，這個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

水阻尼器的結構其實很簡單，就是一個裝滿了水的罐子，設置在彈射器軌道的末端。由于水幾乎是不可壓縮的，當彈射器的滑塊沖入水阻尼器時，滑塊上的動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，但跳水運動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

這套系統的原理非常簡單，甚至可以說是原始，因為早在第二次世界大戰結束時，美國海軍的航空母艦就已經開始使用類似的水阻尼器了，并一直沿用到現在還在服役的尼米茲級核動力航母身上。但必須承認，這套系統也確實足夠可靠，經過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相信大家也不是很感興趣。我們接下來重點講解，福建艦上使用的電磁彈射器實現急停，究竟是個什么原理。

楞次定律

相信大家都知道，電磁彈射器的原理和結構其實都要比蒸汽彈射器簡單，在剎車這方面其實也是一樣的。而且軍武菌敢說，很多讀者在上學的時候估計都學過，這就是高中物理的必修內容“楞次定律”。

▲德國物理學家楞次

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

這一段文字，絕大多數人看起來估計都和天書一樣，每個字都認識，就是看不懂。所以在教學過程中，老師們常常把楞次定律總結為一段口訣：“增反減同，來拒去留，增縮減擴”。

而對我們今天這個問題，最重要的部分就是這個“來拒去留”。

▲物體會在圈中緩慢掉落，這個現象看起來非常神奇

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

因此，如果我們放置一塊強磁鐵，然后用鋁、銅等本身沒有磁性的優良導體靠近或原理磁鐵，就會基于這一原理產生阻力，表現出“來拒去留”的特性，阻礙兩者之間的相對運動，這就是所謂的電磁阻尼。

而且，電磁阻尼的阻力大小與導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的釹磁鐵靠近懸空的金條，隨后快速靠近和遠離金條，金條也隨之發生了輕微的晃動，因此他認為金條成分不純，里面很可能含有鐵。

但事實上，只要學過高中物理的人，都能搞明白這里面的原因——黃金同樣是一種導體，使用強磁鐵靠近金條，當然會讓金條發生電磁感應現象，從而表現出“來拒去留”的現象！可惜的是，不論是當事人、銀行職員還是新聞記者，估計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電材料，并在彈射軌道的末端設置一塊強磁鐵，就可以實現彈射器的短時間制動。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，都能夠利用電磁感應效應迅速完成剎車。

▲這就是電磁阻尼的效果

事實上，這種電磁制動原理在我們的日常生活中是經常能見到的，其中最常見的就是過山車和跳樓機。現在的過山車基本上都采取了電磁制動結構，在高速狀態下也能迅速完成剎車，而且對制動系統幾乎沒有任何磨損，安全性和耐用性大幅提升。

▲游樂場里的跳樓機就是這種原理來剎停的

▲過山車上也廣泛使用了這套制動系統

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，產生的阻力就會小得忽略不計。所以在視頻里我們可以看到，這個滑塊并不是直接減速到靜止的，而是瞬間剎車之后，又向前低速滑動了一小段，這才完全停下來。

所以說，電磁彈射器的“瞬間剎停”原理其實非常簡單，沒有什么高深的原理，用中學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候，就有吹水的資本了！