停滞10年的磁流体推进器，为何会迎来新生机？超导磁体技术是关键

1961年，赖斯(Rice W A)基于液态金属电磁泵工作原理提出了电磁推进系统，即磁流体推进系统的设想，从而拉开了船舶磁流体推进研究的序幕。磁流体推进器是利用海水中电流与磁场间的相互作用力产生推力推动船舶前进，所以推进器没有螺旋桨及运转机构引起的振动和噪声，并能满足船舶高速航行，因此受到各国的普遍重视。自此开始，美国、日本、前苏联、中国等国先后开展磁流体推进的研究。（注：文中“T”为特斯拉，1节=1.852公里/小时）

磁流体推进器能完美解决传统机械传动系统的振动和噪声问题

磁流体推进器的应用基础研究

在经历了菲利普（Phillip O M）和多拉格（Doragh R A）等人的先期理论研究后，1966年，韦（Way S）研制出由常导线圈构成的双圆柱电磁推进系统，并安装在EMS-1潜艇模型上进行试验。尽管该推进器的磁场只有0.015T，推进的船速也只有0.4m/s，但毕竟它是首次实现了船舶流体推进，因此具有重要的意义。随后的1971年，我国第六机械工业部下属的701所和712所联合研制出磁场为0.075T的外磁流式磁流体推进器，并安装在潜艇模型上在水池中进行试验，船速约0.62m/s。

磁流体推进模型

磁流体推进器面临的问题

虽然这两个试验都证实了磁流体推进船舶的可行性，但是由于试验船的磁场太弱，致使推力很小，效率很低。而学者们普遍认为只有推进器磁体能在几个立方的通道内产生20T以上的磁场，才有可能使它达到实用的推进效率，以当时的技术水平，利用常导磁体是不可能实现这样高的磁场的，只有采用超导磁体，才有可能实现。不过由于当时的超导磁体技术并不成熟，磁体的场强并不高，无法满足技术要求，使得在60年代中期以后的10年时间里，磁流体推进的研究基本上处于停滞状态。

磁流体推进原理

超导磁体为何能解决磁流体推进器效率低的问题？

解决磁流体推进器效率低的关键措施，就是提高推进器的磁通密度，产生更强的磁场。超导磁体能够产生更强磁场的主要原因是因为制作磁体的线圈材料是完全导电的，在线圈通电励磁后，电流毫无衰减地在其闭合的回路内流动，并获得稳定的“永久磁场”。由于磁场中没有磁饱和的限制，加之线圈没有电阻，也就不存在通过强大电流时产生的焦耳热损耗。因此，线圈的电流密度理论上可以做的极大，磁场就可以得到极强。

采用超导磁体的磁流体推进器实物

超导技术的突破，磁流体推进器迎来新生机

进入70年代，随着超导材料尤其是高温超导材料的发展，磁体技术得到了极大的发展，使人们看到了磁流体推进实用化的前景，并开展了一系列实用化的研究。1976年，日本神户商船大学佐治吉郎等人，首次将超导磁体用于磁流体推进器，研制出0.607T、推力0.015N的磁流体推进装置。1979年，他们又成功研制出磁场2T、推力15N的磁流体推进器。到了1992年，日本更是研制出世界上第一艘正式的全尺寸磁流体推进试验船“大和一号”，在磁场为2T时船速达到5.3节，使磁流体推进器步入“新时代”。

“大和一号”试验船

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