电磁轨道火箭撬试验场

1. 火箭撬

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火箭橇（rocket sltd），特指利用火箭发动机推动，在特殊轨道上运行的特制试验橇。在航空航天系统安全测试、超音速空气动力学、制导系统性能评估、高速救生试验及高速碰撞问题、空中碎片研究等方面有广泛的应用。

传统火箭撬采用火箭作为动力推动，安全性与污染存在比较大的问题。我们探索其它解决方案。

2. 技术方案

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2.1 功能指标

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• 尽可能提供大的速度
• 尽可能提供大的启动速度或低成本加速方案
  由于轨道长度限制，提供大的启动速度尽快达到有效速度能够增加实验有效时间；或者提供低成本的加速方案以避开轨道长度的限制；
• 调速调加速度
  能够对速度和加速度进行有效多级控制是试验项目的需要
• 刹车与停车
  刹车既是安全的需要，也可能是试验项目的需要

2.2 方案选型

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2.2.1 电力牵引方案

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由电动机组带动卷杨机牵引缆索运动。

• 初步估算：

将1吨物体在1千米范围内速度提升至1马赫需要的电动机额定功率
p=fv, f=ma, v²=2ax; m=1000kg, x=1000m, v=1M=340m/s
p= m*v³/2x
额定功率约需20MW
按一个大功率电机功率为1MW算，需要20台电机，明显需要一个庞大的电机组

• 可优化方案

优化的核心在于加速距离，如可以将利用斜坡或圆周轨道做为加速段，来降低动力系统对加速的性能要求

此方案可用，但适用范围有限

2.2.2 电磁弹射与磁悬浮方案

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电磁弹射包括电磁炮与磁悬浮原理基本相同，只是工程细节不同，工程目标也不同。

目前在列车方面上海的磁悬浮列车的最高时速是350km/h；日本的磁悬浮子弹列车最高时速为600km/h；理论上在列车方面可以以接近音速的速度运行。中国的超音速真空磁悬浮列车理论上可以达到2.3M。

• 电磁弹射几大核心部件：直线电机，储能装置，大功率电力控制系统等

此方案动力性能较电力牵引好，但其成本高昂，技术相对不成熟。

参阅：
http://www.jianshu.com/p/35202c6a417b
http://www.wikiwand.com/zh-tw/%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%BC%B9%E5%B0%84%E5%99%A8#/.E7.BC.BA.E7.82.B9
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%BC%B9%E5%B0%84%E5%99%A8

3. 工程方案

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3.1 选址

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3.1.1 选址指标

• 地形地质气候

  • 地形：约1km*5km相对平坦地形
  • 地质：非多发自然灾害；非易沉陷型地质
  • 气候：非多雨，保证年可使用天数；空气质量尽量好，保证图像类监测质量

• 位置交通

  • 位置：
    非城市交通规划带，减小搬迁风险；
    非洪涝区，易排水；
    非风口；
    远离主要居民区，保证安全与噪声污染；
  • 交通：交通便利，降低基础设施投资

• 水电配套

  • 水：普通居民自来用水即可
  • 电
    • 办公楼用电：普通居民电网用电即可
    • 动力电：需靠近高压变电站，减少基础设施投资

3.1.2瓦窑村地形

全景图

局部图1

局部图2

西峰山村附近可能有座变电站

3.2 造价

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3.2.1 造价指标

功能，性能，与成本的平衡

3.2.2 基础设施建设

• 道路，拉电，用水，试验区的平地填土，地下管路及排水设施等建设
• 人员办公楼，机车等设备的场房，围墙等建设

3.2.3 轨道建设

• 轨道地基及轨道铺设
• 动力电网铺设

3.2.4 运载机车设计制造

• 牵引机头定制购买
• 模块化机运载车身设计制造

3.2.5 试验配套设施

• 运载机车控制系统定制购买
• 各种试验数据采集处理系统设计构建