中國電磁滑索系統成功突破音障
在 2023 年，中國的電磁滑塊系統成為首個成功打破音障的大型電磁發射器。根據《南華早報》的報導，該系統在初步測試中能以超過音速的速度加速重達一噸的測試載具。這個系統自兩年前在中國東部城市濟南運作以來，科學家們對使其成為可能的技術提供了新的洞見。
新型電磁軌道系統解決了實現可靠超音速性能的一個持久障礙，即音爆問題。《南華早報》指出，中國的電磁滑塊在地面上產生的音爆足以摧毀傳統傳感器。在超音速速度下，即使是微小的數據缺失也可能導致災難。科學家在其論文中寫道，當線性感應電動機以每秒約 340 米的超音速運行，且高度低於 100 米、溫度低於 30 攝氏度時，由於衝擊波引起的不穩定氣動力作用可能會對移動裝置造成嚴重干擾。
這種擾動會干擾速度和位置感測設備，最終導致電動機速度控制失敗。最近，在《中國電機工程學會會刊》上發表的一篇新論文中，中國科學院電氣工程研究所的徐菲帶領的研究團隊描述了一種針對超音速電磁發射系統的新型無傳感器速度估算方法。根據團隊的說法，這種無傳感器方法使電磁滑塊的安全運行成為可能。
在美國和前蘇聯等國家花費數十年時間試圖克服可靠的超音速電磁發射挑戰的情況下，最終都未能成功。作為對比，美國海軍的電磁飛機發射系統（EMALS）在如 USS Gerald R. Ford 等航空母艦上運用，能將飛機推進至約每秒 78 米，遠低於超音速閾值。傳統的速度提升方法集中於安裝額外的硬件，例如外部傳感器，但這些組件在極端條件下，包括在低高度的強烈衝擊波和氣動擾動，顯得過於脆弱。
中國團隊採取了另一種策略。他們不依賴脆弱的外部設備，而是設計了一種無傳感器技術，能夠從自身分段電源線圈的微小電信號變化中直接推導出速度信息。當滑塊沿著軌道加速時，它依次為相鄰的電磁線圈供電。研究人員驚訝地發現，這些線圈中的微小瞬時電壓波動編碼了精確的速度數據。
他們開發了一種算法，能夠融合多個相鄰線圈的讀數，過濾衝擊引起的噪音和失真，並進行實時自我校準。該方法從不同的電氣角度生成兩個獨立速度估算，然後智能地加權和組合以達到最佳準確度。在實際測試中，科學家們在速度高達每秒 370 米的情況下實現了 1.1% 的誤差範圍，這對於穩定的超音速控制是足夠的。
除了這個全球首創的磁懸浮滑塊系統外，濟南設施還支持超音速飛行、下一代航空航天材料及創新空間發射系統的進步，這些都是中國科學院電氣工程研究所的研究重點。
