¿Cómo funciona la eyección electromagnética?

Cuando hablamos de eyección electromagnética, tenemos que empezar con un concepto sencillo, motor lineal o motor lineal. En un motor de CC tradicional, la entrada es corriente y la salida es energía mecánica giratoria.

El método más utilizado en diseño mecánico es utilizar un husillo de bolas para convertir el movimiento de rotación en movimiento lineal. Pero más tarde, la gente inventó el motor lineal, que puede impulsar piezas para generar movimiento lineal y se usa ampliamente en máquinas herramienta CNC.

El concepto de motores lineales es muy utilizado en campos de la ingeniería, como en montañas rusas y trenes maglev. China introdujo la tecnología de levitación magnética procedente de Alemania en 2006, que en realidad era una preparación para la eyección electromagnética.

En pocas palabras, el núcleo de la eyección electromagnética es utilizar la fuerza magnética para expulsar, pero ¿de dónde viene el campo magnético? El campo magnético producido por la corriente eléctrica. Sabemos que cuando se energiza un cable, generará un campo magnético. Si se coloca un núcleo de hierro en el medio, el campo magnético será más fuerte.

Sin embargo, debido a diversas razones de ingeniería, las eyecciones electromagnéticas generalmente no utilizan núcleos de hierro. El carril guía de la expulsión electromagnética está cubierto de bobinas energizadas. Cada bobina tiene un grosor de diez centímetros y aproximadamente el tamaño de un plato. Estas forman campos magnéticos uno tras otro en la pista. El objeto propulsado por una catapulta electromagnética es un imán.

En un campo magnético, el control deslizante se empuja hacia adelante debido al principio de que las cargas del mismo sexo se atraen y las cargas del sexo opuesto se repelen. Las bobinas en estas pistas se energizan secuencialmente. Cuando el imán pasa a través de la primera bobina, la primera bobina se energiza para generar un campo magnético, que atrae al imán para que avance.

Pero cuando el imán pasa a través de la primera bobina, la culata del arma mira hacia el campo magnético, y el sexo opuesto es atraído y retirado por el campo magnético. Entonces, ¿qué debemos hacer? Hay dos maneras.

La primera consiste en cambiar la dirección de la corriente en la primera bobina, cambiando así la dirección del campo magnético. Originalmente atraídos el uno por el otro, ahora se repelen.

Pero no es fácil controlar la dirección de la corriente de forma regular. Existe otro método que también utilizan las catapultas electromagnéticas. Cuando el control deslizante pasa por la primera bobina, la primera bobina deja de cargarse y el campo magnético desaparece. La siguiente bobina se energiza, creando un campo magnético en la nueva posición, empujando la corredera hacia adelante.

Es decir, en la pista de 100 metros de longitud se van formando campos magnéticos dinámicos uno tras otro, y estos campos magnéticos empujan el control deslizante hacia adelante en relés.

El concepto de eyección electromagnética apareció muy temprano. Si vas a subirte a una montaña rusa, algunas montañas rusas utilizan el principio de expulsión electromagnética para empujar la montaña rusa hacia adelante. Incluso algunos tránsitos ferroviarios del metro utilizan el principio de expulsión electromagnética. No es tecnología avanzada per se.

Pero este es un proyecto muy desafiante para los portaaviones y la ingeniería. Tomando como ejemplo el portaaviones estadounidense clase Ford, la trayectoria de eyección electromagnética es de 91 metros. Cómo garantizar la aceleración de los objetos a una distancia tan larga y cómo una gran cantidad de impurezas en el aire afectan el campo magnético en el entorno marino afectarán la eficiencia de la eyección electromagnética.