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彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖

近日 ， 国家知识产权局公布了第二十一届中国专利奖授奖的决定 ， 海军工程大学“一种立式混合磁悬浮飞轮储能系统”被评为专利金奖 ， 该专利第一发明人就是“王东” 。
在国防应用领域飞轮储能系统是舰载高能武器以及航母电磁弹射器不可或缺的核心装备 ， 而王东又是大名鼎鼎的马伟明科技创新团队的核心成员 。 那么 ， 这项专利金奖与正在建造的003型弹射巨舰究竟有何渊源？
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖第二十一届中国专利金奖项目名单节选
打破常规的立式混合磁悬浮飞轮储能系统
航空母舰核心战力是作为移动的海上机场 ， 舰载机放飞与回收效率是衡量航母战力水平高低的重要指标 。 根据量化分析判断 ， 弹射起飞型航母的舰载机运作效率远远高于同等吨位的滑跃起飞型航母 。
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖弹射型航母作战效能更高
弹射器现阶段主要分为蒸汽弹射器与电磁弹射器 ， 在过去漫长岁月里弹射器技术主要由美国垄断 。 蒸汽弹射器是通过弹射气缸里的高压蒸汽做功 ， 将蒸汽能转化为动能 ， 结合飞机自身动力实现舰上短距离起飞 。
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖蒸汽弹射器弹射功率调节范围小
蒸汽弹射器通过数十年发展积累了丰富的设计与运作经验 ， 但其固有的一系列原始设计缺陷也限制了它的进一步发展 。 比如 ， 蒸汽弹射功率难控制 ， 可弹射机型有限 ， 弹射频次难以大幅度增加等问题 。
电磁弹射器则完全化解了蒸汽弹射器的一系列原始缺陷 ， 通过释放强大电能利用电磁力原理驱动直线感应电机实现舰载机弹射起飞 ， 弹射功率精准可控 ， 可弹射机型种类丰富 ， 弹射频次不再受制于蒸汽发生装置 。
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖电磁弹射器陆上试验场
电磁弹射器推动重达数十吨的舰载机在不足百米距离内加速至起飞速度需要强大的瞬时电能 ， 战时舰载机日起飞频次更是以百次为单位计算 ， 能否提供强大的高频瞬时电能是电磁弹射器研制的关键所在 。
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖国产某型商用飞轮储能装置
强迫储能装置可以实现电磁弹射器的电力储能 ， 超级电容器、超导储能、飞轮储能都可以被视为强迫储能装置 ， 但其中只有飞轮储能不存在充放电次数限制 ， 更能适应电磁弹射器的强迫储能需求 。
飞轮储能是指通过发电机带动飞轮高速转动储能 ， 需要释能时利用飞轮高速旋转的惯性能量发电 ， 就好比转动自行车脚踏板带动车轮高速旋转 ， 停止转动脚踏板时车轮仍可以保证一定的转速 ， 飞轮储能的基本原理与其类似 。
彩色科技|003型弹射巨舰军转民：马伟明团队再立新功，又一发明获国家金奖飞轮储能系统结构示意图
飞轮高速转动轴承通常会有磨损 ， 王东领衔研发的立式混合磁悬浮飞轮储能系统是一种打破常规的设计方案 ， 它将磁轴承与机械轴承有机结合在一起 ， 高速永磁电机带动飞轮转动时 ， 真空泵为飞轮提供真空工作环境 ， 如此一来就解决了空气阻力问题 ， 如果飞轮在工作时失稳 ， 机械滚动轴承则开始工作 ， 可以起到保护磁轴承和系统安全的功效 。


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