超级军网高考物理题：关于电磁弹射器拉力，谁能解答（求变频器是 ...
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/04 06:22:06
16、（12分）我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等。其工作原理如图所示，利用与飞机前轮连接的通电导体在两平行金属导轨的强电流产生的磁场中受安培力作用下加速获得动能。设飞机质量为m =1.8×104kg，起飞速度为v =70m/s，起飞过程所受平均阻力恒为机重的k =0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始起飞距离为l=210m；在电磁弹射器与飞机发动机（牵引力不变）同时工作的情况下，起飞距离减为 。强迫储能装置提供瞬发能量，方案是利用电容器（电容量C极大）储存电能：W电= ，如图是电容器的带电量q与极板间电压U的关系曲线，假设电容器释放全部电能等于安培力做的功，取g=10m/s2,
1.有电磁弹射器的情况下起飞距离减为1/3。也就是70m
2. W电=CU^2
3. 电容器的带电量q与极板间电压U的关系曲线图是：
求： （1）飞机所受牵引力F的大小？ （2）试计算电磁弹射器安培力对飞机所做的功W为多少焦？ （3）电源对电容器充电电压U约为多少伏？
16、（12分）我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器。电磁弹射系统包括电源、强迫储能装置、导轨和脉冲发生器等等。其工作原理如图所示，利用与飞机前轮连接的通电导体在两平行金属导轨的强电流产生的磁场中受安培力作用下加速获得动能。设飞机质量为m =1.8×104kg，起飞速度为v =70m/s，起飞过程所受平均阻力恒为机重的k =0.2倍，在没有电磁弹射器的情况下，飞机从静止开始起飞距离为l=210m；在电磁弹射器与飞机发动机（牵引力不变）同时工作的情况下，起飞距离减为 。强迫储能装置提供瞬发能量，方案是利用电容器（电容量C极大）储存电能：W电= ，如图是电容器的带电量q与极板间电压U的关系曲线，假设电容器释放全部电能等于安培力做的功，取g=10m/s2,
1.有电磁弹射器的情况下起飞距离减为1/3。也就是70m
2. W电=CU^2
3. 电容器的带电量q与极板间电压U的关系曲线图是：
求： （1）飞机所受牵引力F的大小？ （2）试计算电磁弹射器安培力对飞机所做的功W为多少焦？ （3）电源对电容器充电电压U约为多少伏？
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。
随便扯两句：
V^2 = 2aS
S=210m
V=70
解得a=11.66m/s^2
因为F=ma，m=18000kg，得F=209988N=209.98kN
因为阻力是0.2mg = 35280N = 35.28kN
因此牵引力是209.98kN + 35.28kN = 245.26kN
因为题目未给出发动机本身海平面静止推力，所以无法得出电磁弹射器本身提供的牵引力。
故2、3题无法做。。。{:soso_e113:}
随便扯两句：
V^2 = 2aS
S=210m
V=70
解得a=11.66m/s^2
因为F=ma，m=18000kg，得F=209988N=209.98kN
因为阻力是0.2mg = 35280N = 35.28kN
因此牵引力是209.98kN + 35.28kN = 245.26kN
因为题目未给出发动机本身海平面静止推力，所以无法得出电磁弹射器本身提供的牵引力。
故2、3题无法做。。。{:soso_e113:}
擦，做个物理题都要审核？
发现看错了，210m是无弹射器平直起飞距离，有弹射器的起飞距离题目未给出。
根据上面的计算结果，210m起飞需要245.26kN的推力，结合题目中18吨起飞重量的描述，这一定是给Mig29K屁股后面塞了俩AL31……
根据上面的计算结果，210m起飞需要245.26kN的推力，结合题目中18吨起飞重量的描述，这一定是给Mig29K屁股后面塞了俩AL31……
2013-5-10 11:12 上传
dsandy1 发表于 2013-5-10 10:49 ![]()
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。
随便扯两句：
V^2 = 2aS
航母弹射飞机起飞
目前，航母弹射飞机起飞的装置，使用最多的还是蒸汽弹射装置。考虑弹射问题，做了一点点初步的估算。这仅仅是一个粗线条的概算，有关结果，可能提供参考。
1， 弹射过程加速度估算：
弹射末速度80 米 / 秒，相当时速288公里（160节），假设弹射加速长度100米（美国C—13—2弹射器），
按照V = (2aS)EXP0.5公式计算，
80 米 / 秒 ＝ （ 2a100米 ）EXP0.5
加速度 a ＝ 32 米 / 秒2 ＝ 3.26 g （此处的g代表重力加速度，g ＝ 9.8米 / 秒2 ）
2， 弹射运动时间估算：
S = 0.5at2
S = 100米， a = 32 米 / 秒2 ， t = 2.6 秒
3， 弹射过程功率估算：
30吨飞机，加速度为1 g情况下需要30吨即30000公斤弹射力，100米弹射距离，做功3000000公斤米。弹射时间粗略视为3秒，则功率1000000公斤米 / 秒 ＝ 13300马力（9790千瓦）。实际上弹射需要的加速度超过3 g（按照前面1的估算），相应的功率约为3万千瓦。
一艘航母配备两条到四条弹射道，2－4个弹射器，最紧张时，四个弹射器都要投入工作。
4， 弹射力估算：
弹射加速度a = 32 米 / 秒2 ，被弹射飞机起飞重量30吨情况下，由于弹射加速度a = 32 米 / 秒2 = 3.27 g，弹射力为30吨 X 3.27 = 98吨。
5， 美国C—13—2弹射器，轨道长度324英尺（99米），冲程306英尺（93米），气缸直径21英寸，冲程容积1527立方英尺，活塞与牵引器重量6350磅，里根号航母装备四套。蒸汽弹射器每次弹射最大输出能量可达到95兆焦耳（95兆瓦秒，若弹射在3秒内完成，则功率为32000千瓦，此数值与前面3的估算结果接近），弹射器最短工作周期为45秒，平均每次弹射耗用近700公斤蒸汽。
6， 弹射气缸蒸汽压力估算：
设弹射力为98 吨，弹射气缸活塞直径为 21 英寸（美国C—13—2弹射器情况），换算为公制，活塞直径为 21 X 2.54 = 53.3厘米，活塞面积为 2231 厘米2，使用双气缸，活塞面积加倍，弹射蒸汽压强应当是 22 公斤 / 厘米2，按照过去习惯的单位就是22 大气压。工程上，22 大气压的参数，对于航母弹射装置所需要的锅炉以及气缸，从技术层面来看是能够实现的。
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。
随便扯两句：
V^2 = 2aS
航母弹射飞机起飞
目前，航母弹射飞机起飞的装置，使用最多的还是蒸汽弹射装置。考虑弹射问题，做了一点点初步的估算。这仅仅是一个粗线条的概算，有关结果，可能提供参考。
1， 弹射过程加速度估算：
弹射末速度80 米 / 秒，相当时速288公里（160节），假设弹射加速长度100米（美国C—13—2弹射器），
按照V = (2aS)EXP0.5公式计算，
80 米 / 秒 ＝ （ 2a100米 ）EXP0.5
加速度 a ＝ 32 米 / 秒2 ＝ 3.26 g （此处的g代表重力加速度，g ＝ 9.8米 / 秒2 ）
2， 弹射运动时间估算：
S = 0.5at2
S = 100米， a = 32 米 / 秒2 ， t = 2.6 秒
3， 弹射过程功率估算：
30吨飞机，加速度为1 g情况下需要30吨即30000公斤弹射力，100米弹射距离，做功3000000公斤米。弹射时间粗略视为3秒，则功率1000000公斤米 / 秒 ＝ 13300马力（9790千瓦）。实际上弹射需要的加速度超过3 g（按照前面1的估算），相应的功率约为3万千瓦。
一艘航母配备两条到四条弹射道，2－4个弹射器，最紧张时，四个弹射器都要投入工作。
4， 弹射力估算：
弹射加速度a = 32 米 / 秒2 ，被弹射飞机起飞重量30吨情况下，由于弹射加速度a = 32 米 / 秒2 = 3.27 g，弹射力为30吨 X 3.27 = 98吨。
5， 美国C—13—2弹射器，轨道长度324英尺（99米），冲程306英尺（93米），气缸直径21英寸，冲程容积1527立方英尺，活塞与牵引器重量6350磅，里根号航母装备四套。蒸汽弹射器每次弹射最大输出能量可达到95兆焦耳（95兆瓦秒，若弹射在3秒内完成，则功率为32000千瓦，此数值与前面3的估算结果接近），弹射器最短工作周期为45秒，平均每次弹射耗用近700公斤蒸汽。
6， 弹射气缸蒸汽压力估算：
设弹射力为98 吨，弹射气缸活塞直径为 21 英寸（美国C—13—2弹射器情况），换算为公制，活塞直径为 21 X 2.54 = 53.3厘米，活塞面积为 2231 厘米2，使用双气缸，活塞面积加倍，弹射蒸汽压强应当是 22 公斤 / 厘米2，按照过去习惯的单位就是22 大气压。工程上，22 大气压的参数，对于航母弹射装置所需要的锅炉以及气缸，从技术层面来看是能够实现的。
dsandy1 发表于 2013-5-10 11:12 ![]()
又搜了下，找到了原题中缺漏的部分：
1. 有电磁弹射器的情况下起飞距离减为1/3。也就是70m
在么。。。。。。
又搜了下，找到了原题中缺漏的部分：
1. 有电磁弹射器的情况下起飞距离减为1/3。也就是70m
在么。。。。。。
航母弹射飞机起飞
楼主真细心，能不能把军事题都搞成高中物理题。。。
电弹很快吗？跨越蒸汽，这个很不明朗..
楼主真细心，能不能把军事题都搞成高中物理题。。。
电弹很快吗？跨越蒸汽，这个很不明朗..
看了楼主的题目我很惭愧。。。
awentom 发表于 2013-5-10 14:22 ![]()
楼主真细心，能不能把军事题都搞成高中物理题。。。
电弹很快吗？跨越蒸汽，这个很不明朗..
我找了下资料，发现是，在电磁弹射末端电流达到2万安培，电压达到12千伏。
楼主真细心，能不能把军事题都搞成高中物理题。。。
电弹很快吗？跨越蒸汽，这个很不明朗..
我找了下资料，发现是，在电磁弹射末端电流达到2万安培，电压达到12千伏。
dsandy1 发表于 2013-5-10 11:03 ![]()
发现看错了，210m是无弹射器平直起飞距离，有弹射器的起飞距离题目未给出。
根据上面的计算结果，210m起 ...
也可以理解为在骨头鹰的PP里面装上两个太行
发现看错了，210m是无弹射器平直起飞距离，有弹射器的起飞距离题目未给出。
根据上面的计算结果，210m起 ...
也可以理解为在骨头鹰的PP里面装上两个太行
物理最差的路过学习。
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现在简单多了，我们以前都是阻力非线性变化的。此法好处为可忽略掉机体整个过程中的阻力，最后结果为2.1*10^5焦，设飞机推力为【X-36000（阻力）】*210=2.1*10^5 X=174KN
第二问，你没有写出距离缩减为多少。但是根据问题，只要将上面的公式再写一遍就行。实际上，先解决第二问才能解决第一问
第三问，你没把图发上来，我看不了磁场强度和其中的点电荷速度，暂时不能解决
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现在简单多了，我们以前都是阻力非线性变化的。此法好处为可忽略掉机体整个过程中的阻力，最后结果为2.1*10^5焦，设飞机推力为【X-36000（阻力）】*210=2.1*10^5 X=174KN
第二问，你没有写出距离缩减为多少。但是根据问题，只要将上面的公式再写一遍就行。实际上，先解决第二问才能解决第一问
第三问，你没把图发上来，我看不了磁场强度和其中的点电荷速度，暂时不能解决
dsandy1 发表于 2013-5-10 10:49 ![]()
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。
随便扯两句：
V^2 = 2aS
=。= 你这题一开始思路就错了，起飞速度是70没错，但是是加速度增加的加速运动。算出一个恒定加速度就很奇怪了。
另外F=MA是没错，但是F是合外力，也就是牵引力减去阻力F-f=ma
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。
随便扯两句：
V^2 = 2aS
=。= 你这题一开始思路就错了，起飞速度是70没错，但是是加速度增加的加速运动。算出一个恒定加速度就很奇怪了。
另外F=MA是没错，但是F是合外力，也就是牵引力减去阻力F-f=ma
好熟悉的感觉，，，高中毕业6年了，，忘了
zoneangel 发表于 2013-5-10 15:25 ![]()
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
174KN？？？？？？？？？
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
174KN？？？？？？？？？
母蛤蟆泡帅哥 发表于 2013-5-10 14:20 ![]()
在么。。。。。。
在了。有事吗？
在么。。。。。。
在了。有事吗？
zoneangel 发表于 2013-5-10 15:38 ![]()
=。= 你这题一开始思路就错了，起飞速度是70没错，但是是加速度增加的加速运动。算出一个恒定加速度就很奇 ...
1. 注意审题，人家假定的就是加速度不变（题目指明“牵引力不变”，电磁弹射理论是可以做到的）。况且即使加速度真要变化，更多的也是减小（比如蒸汽弹射）。
2. F是合外力啊，难道我有说过它不是吗？
=。= 你这题一开始思路就错了，起飞速度是70没错，但是是加速度增加的加速运动。算出一个恒定加速度就很奇 ...
1. 注意审题，人家假定的就是加速度不变（题目指明“牵引力不变”，电磁弹射理论是可以做到的）。况且即使加速度真要变化，更多的也是减小（比如蒸汽弹射）。
2. F是合外力啊，难道我有说过它不是吗？
dsandy1 发表于 2013-5-10 15:58 ![]()
1. 注意审题，人家假定的就是加速度不变（题目指明“牵引力不变”，电磁弹射理论是可以做到的）。况且即使 ...
他吧合力当成功率了
1. 注意审题，人家假定的就是加速度不变（题目指明“牵引力不变”，电磁弹射理论是可以做到的）。况且即使 ...
他吧合力当成功率了
zoneangel 发表于 2013-5-10 15:25 ![]()
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
2.1*10^5 应该是牛顿，而不是焦耳
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
2.1*10^5 应该是牛顿，而不是焦耳
zoneangel 发表于 2013-5-10 15:25
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出来F=210kN，这是合外力做功。
再加上0.2mg的阻力，则牵引力总共是245.28kN，和我2楼算出来的数值一致。
不知道你那个174kN是怎么算出来的。
zoneangel 发表于 2013-5-10 15:25
第一问 动能守恒 0.5*18000*70*70（末动能）-0（初动能）=F*210=W（纯发动机推力-阻力）所做功
话说你们现 ...
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出来F=210kN，这是合外力做功。
再加上0.2mg的阻力，则牵引力总共是245.28kN，和我2楼算出来的数值一致。
不知道你那个174kN是怎么算出来的。
dsandy1 发表于 2013-5-10 16:06 ![]()
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
他把210KN当成了2.1*10^5焦耳了，所以得出了这个174KN
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
他把210KN当成了2.1*10^5焦耳了，所以得出了这个174KN
dsandy1 发表于 2013-5-10 16:06 ![]()
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
你确定阻力做功是用加号？是加在一起的？
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
你确定阻力做功是用加号？是加在一起的？
dsandy1 发表于 2013-5-10 16:06 ![]()
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
阻力做功，同向还是反向？正还是负？
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
阻力做功，同向还是反向？正还是负？
cys218 发表于 2013-5-10 15:51 ![]()
174KN？？？？？？？？？
哪里不对？
174KN？？？？？？？？？
哪里不对？
dsandy1 发表于 2013-5-10 16:06
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
看你算出来的推力，以及飞机的重量。这个飞机就是三姨夫版的米格29了！都吻合。
dsandy1 发表于 2013-5-10 16:06
你算的值才有问题。
按照动能定理的思路没错，1/2mv^2=E=FS ，其中m=18000kg，v=70，S=210m
但是算出 ...
看你算出来的推力，以及飞机的重量。这个飞机就是三姨夫版的米格29了！都吻合。
小学文化的路过
zoneangel 发表于 2013-5-10 16:57 ![]()
哪里不对？
你把2.1X10^5当成功率了，但是你算的是F推力，错在这里了
哪里不对？
你把2.1X10^5当成功率了，但是你算的是F推力，错在这里了
zoneangel 发表于 2013-5-10 16:54 ![]()
你确定阻力做功是用加号？是加在一起的？
当然是加号。
阻力与牵引力反向，所以 合力 = 牵引力 - 阻力
我现在求出了合力，要求牵引力难道不是用阻力+合力？
你确定阻力做功是用加号？是加在一起的？
当然是加号。
阻力与牵引力反向，所以 合力 = 牵引力 - 阻力
我现在求出了合力，要求牵引力难道不是用阻力+合力？
为什么你们都做起物理题，没人关心第一句了么“我国未来的航母将采用自行研制的电磁弹射器”
枭瓜瓜 发表于 2013-5-10 15:43 ![]()
好熟悉的感觉，，，高中毕业6年了，，忘了
高中毕业16年的路过。。。
好熟悉的感觉，，，高中毕业6年了，，忘了
高中毕业16年的路过。。。
遥想高中毕业那一年我还是处男了。现在嘛孩子都快10岁了！真是光阴飞湿啊。
PS:楼主把很关键的飞机加力推力值都给整漏了！还计算个雀雀啊？退散了吧
PS:楼主把很关键的飞机加力推力值都给整漏了！还计算个雀雀啊？退散了吧
楼主的题目不完整，完整的在这，题目还是挺简单的
楼主太厉害了,谢谢分享!
强…………………
结合前面两位网友的计算得出结论
弹射器牵引力FD=F总-Ft+Fz
加上电推以后，飞机起飞的距离是210/3=70米，所以
70=att/2
飞机起飞速度70米/秒
70=at
得出a=35
F总=18000*35=630000
FT根据dsandy1 的计算=245.28KN不过题目里面g=10,所以Ft应该是246KN，不过这个不影响结论
FD=630000-210000=420000
电推给出的牵引力为420KN
弹射器牵引力FD=F总-Ft+Fz
加上电推以后，飞机起飞的距离是210/3=70米，所以
70=att/2
飞机起飞速度70米/秒
70=at
得出a=35
F总=18000*35=630000
FT根据dsandy1 的计算=245.28KN不过题目里面g=10,所以Ft应该是246KN，不过这个不影响结论
FD=630000-210000=420000
电推给出的牵引力为420KN
cys218 发表于 2013-5-11 11:32 ![]()
结合前面两位网友的计算得出结论
弹射器牵引力FD=F总-Ft+Fz
加上电推以后，飞机起飞的距离是210/3=70米， ...
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
结合前面两位网友的计算得出结论
弹射器牵引力FD=F总-Ft+Fz
加上电推以后，飞机起飞的距离是210/3=70米， ...
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
爱在哈佛 发表于 2013-5-11 09:31 ![]()
楼主的题目不完整，完整的在这，题目还是挺简单的
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
楼主的题目不完整，完整的在这，题目还是挺简单的
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
dsandy1 发表于 2013-5-10 18:25 ![]()
当然是加号。
阻力与牵引力反向，所以 合力 = 牵引力 - 阻力
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
当然是加号。
阻力与牵引力反向，所以 合力 = 牵引力 - 阻力
简单说明下，高压变频器是怎么增加功率的，也就是怎么增加电压与电流的。
高考时代物理运动学能量混合题没少做过，现在有点忘了。 随便扯两句： V^2 = 2aS
忘了航妈的自身航速吧
忘了航妈的自身航速吧