加州理工科研课题：用于航母飞机弹射的新型电磁装置设计

加州理工科研课题

用于航母飞机弹射的新型电磁装置设计

课题简介

电磁弹射器是美国、英国及中国等多个国家的海军正在研发的最新一代航空母舰专用飞机弹射器。目前只有美国海军公开宣布研制成功，并且安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。与磁悬浮列车的原理相同，电磁弹射器使用一台直线电动机作为动力来源，这是其与传统的蒸汽弹射器最大的不同。电磁弹射器的优势在于其更安全可靠，因为相较于蒸汽弹射器，其加速的过程更均匀，对飞机的结构伤害也更小。

该项目中，我们将运用多物理场设计并在三维中构建、模拟一个复杂的瞬态电磁弹射模型。我们将研究电流、速度、电磁能量的分布和电磁弹射的效率等参数。利用该方法，可以研究更为复杂和精细的弹射模型。

 

科研方法

计算机仿真模拟

计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比，计算机模拟技术通过数学建模，解放了普通实验对于器材的苛刻要求，具有可多次进行、反复试错的优点。同时，由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算，能够以直观的方式呈现研究的成果，对于初次涉猎科学研究的高中生而言，也更为简单易学、容易上手。

例如：在设计外太空的卫星轨道时，受制于客观条件，科研工作者无法在地球上重现外太空的环境，因此，只能借助计算机强大的运算能力，对外太空的情况和卫星的轨道进行模拟、反复实验，并基于模拟实验的结果，完成科学的轨道设计。

 

授课导师

1. 加州理工 博士

2. 多次以第一作者身份在optics express等重要期刊上发表学术论文；

3. 研究方向：电子工程、光学

 

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课题要求

本课题适合： 9-12 年级学生，有较强的逻辑思维和抽象思维能力

1. 英文：
（1）具备基本的学术英语阅读能力；
（2）接触过英文写作，有论文写作经验者更佳；
（3）能使用英文阅读学习网上编程教程（如下列计算机相关教程）；

 

2. 计算机：
（1）（最好项目开始前基本了解，开始后1-2周强化掌握）
（2）Python。

 

3. 数学：
（1）常微分方程；
（2）微分代数方程；