电磁炮的基本原理及发展趋势带图带公式
电磁炮原理科普
电磁炮原理科普 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】并不神秘的电磁炮笔者混迹科吧数月，阅贴不少，多有受教于众吧友。
常希望用自己所学回馈吧众。
幸亏寸有所长，总算写成此科普拙文。
笔者将使用不超过中学物理课本的知识对大家喜闻乐见的电磁炮的基本原理和技术做一介绍。
因能力所限，时间所限（笔者马上要出差了），只能浮光掠影、走马观花，不足和不正确之处，请各位指正。
电磁炮是科幻迷们喜闻乐见的未来武器。
也被各国军方所重视。
它具有很多优秀特性。
1.速度常规火药发射的炮弹受火药气体燃烧速度的限制，初速度很难超过2km 每秒（根据具体的使用需要从某些迫击炮的不到200米每秒到坦克炮发射大口径穿甲弹时的接近2km每秒），即使加大装药量也无济于事。
炮口动能则一般不超过10MJ。
而电磁炮没有这个限制，它由电流与磁场的相互作用力提供动力而非高温气体膨胀，理论发射速度可达光速。
考虑到空气的阻力，大气层内的实用初速也可以超过4km每秒。
这样的速度无疑带来了巨大的摧毁能力和更远的射程。
2. 电磁炮没有后坐力，更小的震动使得它更加精确。
基于更快的速度，它的弹道更加笔直，易于瞄准，大大提高了命中率。
3. 射击时没有爆炸的声音和火光，攻击更加隐蔽。
4. 因为炮弹没有发射药，更加轻便，可携带更多弹药，减轻后勤压力（不过这一点嘛，电源的重量可就另算了。
）。
5. 炮口初速度可以通过电流大小进行调整。
6. 电能比火药要便宜。
常见的电磁炮1.轨道炮结构和原理最简单的电磁炮，因而技术也越成熟，距离实用化越近。
此结构由两根平行导轨组成，带有电枢的炮弹在轨道上滑动。
当大电流（可达数百万安培或更多）通过一根导轨经电枢流向另一根导轨时，在导轨间形成强磁场。
电枢受洛伦兹力作用前进。
多级导轨炮串联可获得更高初速度。
单级的导轨电流毕竟有现实方面的限制，可以增加多级导轨，不管速度如何，只要这个电流还在，就能不断加速（火药炮就没这点好处）。
电磁炮原理
电磁炮原理
电磁炮是一种利用电磁力发射高速物体的武器系统。
其工作原理主要涉及电磁感应和电磁推动。
在电磁炮中，先制造一个电磁场，通常通过通过直流或脉冲电流流过一个线圈来实现。
当电流通过线圈时，会产生一个磁场。
接下来，将被发射的物体（通常是一个金属导体）放置在电磁场中。
当电磁脉冲通过线圈后，产生的磁场会穿过金属导体，导致金属导体内部的自由电子受到磁场力的影响。
这种力会使得自由电子在金属中移动，引起电子流。
根据洛伦兹力的原理，当电流通过金属导体时，自由电子会受到一个与电流方向、磁场强度和电流强度相关的力。
此时，金属导体会受到一个向上或向下的电磁推力。
利用这个原理，将金属导体设计成一种炮弹形状，并通过电磁推力将其发射出去。
当金属导体受到推力后，会以很高的速度射出，并击中目标。
需要注意的是，电磁炮在发射过程中会产生强大的电流和磁场，需要特殊的设计和控制来确保安全。
此外，电磁炮的性能受到多个因素的影响，包括电流强度、磁场强度、金属导体形状等。
总的来说，电磁炮利用电磁感应原理产生的磁场力，通过对金
属导体的推动来发射高速物体，实现了高效且准确的远程打击能力。
电磁炮发展
一、电磁炮的工作原理电磁炮纯粹是一种电气武器，它通过一对金属轨道来加速具有传导性的射弹。
这一对金属轨道非常光滑，允许大电流通过并通过“炮弹”形成回路。
“炮弹”相当于电磁铁，通过它的大电流与轨道所产生的强大磁场发生作用，并产生强大的作用力，为“炮弹”加速。
其典型特征是不必使用燃料推进，而且发射速度远比火力武器要快。
电磁炮的工作原理示意图电磁炮的运行需要经过以下三个步骤：1）炮弹——通常是子弹或者导弹——被固定在电枢内，电枢可以传导电流，它们被固定在两排金属轨道之间。
2）巨大的电流通过轨道，从而产生强大的磁场，足以推动电枢以极快的速度前进。
3）炮弹与电枢分离，并将以7倍于声音的速度行进，射程可达100英里。
如果提供强大的电流，比如达到100万安培，电磁轨道炮将对射弹产生巨大的推力，其速度可以达到每秒数千米。
在先前的实验当中，科学家已经获得了20千米/秒的射弹速度。
它的缺点是：由于推进过程中会产生大量热量，因此轨道易于被腐蚀。
电磁轨道炮通常需要经常更换轨道，或者使用导电的耐磨材料。
二、电磁炮的研究历史早在1918年，法国发明家路易斯•奥克蒂夫就发明了一种与与上述原理极为相似的电炮，并于1919年4月1日申请了美国专利，名为“射弹电气设备”。
在他的装置里，两条平行的母线与射弹的翼部相连，而整个设备都包围在磁场当中。
当电流通过母线与射弹，就会产生一股力量促使射弹沿着母线推进并最终被发射出去。
图中的电磁轨道炮使用直径2英寸的炮管在第二次世界大战期间，德国军械署长官约阿希姆•汉斯勒重拾这一理念，并策划研发一种电力驱动的防空炮。
到1944年末，在足够理论储备的条件下，纳粹德国防空指挥部开始向军工部门发布规格要求：炮弹的炮口速度达到2,000米/秒，射弹包含0.5公斤的爆炸物。
它们原来计划安装在6门每秒12发组炮上，并且适合12.8厘米口径FlaK-40高炮。
但是，这种电磁武器从未制造成功。
在战后这些细节被人发现，并激发了军事界的兴趣，更多的细节研究也得以继续。
电磁炮的原理与技术发展(1) (优选.)
电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。
为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。
一、电磁炮的基本原理电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力)作用的基本原理来加速弹丸的。
根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮工作原理导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。
主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的力可表示为F =L ′I 2/2,(1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。
弹丸的加速度则为a =F/m=L ′I 2/2m ,(2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之图2 和(kg )。
由(2)式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。
图3 线圈炮工作原理线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
电磁炮的原理与技术发展
电磁炮的原理与技术发展电磁炮是一种无需火药瞬间爆发出冲击能量的一种最新火炮;美国己试验成功;电磁炮的主要工作原理雷同磁悬浮列车的直线平面电机;但在电磁炮里用的是多个大功率聚能偏转线圈将磁弹发送出去;比炮好处是无汚染;优奌是电磁炮能做到连续发射,如同机枪、航炮;每分钟可发N次到数千次;某种意义上耒讲一门电磁炮将大于一个炮兵团以上发送的能量;电磁炮耗能非常可观;目前,以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题,有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验;具体的研究方向有以下几个;能源小型化体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一,而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定;要减小体积、降低重量,必须实现能源小型化;因此,今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料,以研制小型轻质脉冲功率源;采用高新技术、提高系统效率高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件,将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势;超导材料的电流密度和储能密度极高,储能效率达60％～90％,将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等,不仅有利于电磁炮小型化、提高射速,而且可减小能量损失、大大提高系统效率;另外,采用多级、多层、多段节和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径;多模块结构可以减小导轨的能量损失,提高系统的能量转换效率至两倍左右;加紧新材料的研究、提高系统寿命与性能新型材料的研究主要有：电池用新型电化学材料,电容器用聚合物电介质材料,脉冲发电机储能用石墨-环氧等复合材料,耐高温、高强度、高能量密度电感储能材料；高强度、耐烧蚀、耐腐蚀的导轨、电枢和电极材料,石墨、陶瓷等耐高温、耐烧蚀炮管绝缘材料；大载流、高强度、高频率开关和大功率脉冲固态开关材料; 经过近20年的研究,电磁炮技术在理论上已基本成熟,开始向武器化、实用化发展;电磁炮的穿甲能力已被实验所证实,武器化的电磁炮可以击毁火炮所不能击毁的新型坦克装甲;预计在不远的将来电磁炮将会作为新一代重要的穿甲武器出现在战场上,在未来战争中起到极其重要的作用,并产生深远的影响;。
电磁轨道炮工作原理
电磁轨道炮工作原理
电磁轨道炮，又称电磁炮，是一种利用电磁力来加速投射物体的武器系统。
其工作原理主要分为充能、加速和发射三个阶段。
首先，电磁轨道炮需要进行充能。
在充能阶段，电流通过电磁线圈，产生强大的磁场。
这个磁场将充能轨道包围，形成一条闭合的环状轨道。
接下来，进入加速阶段。
在加速过程中，投射物被放置在充能轨道的一端，并与电磁线圈连接。
一旦电流通过电磁线圈，产生的磁场将与投射物中的额外磁场相互作用。
根据洛伦兹力定律，磁场和电流之间的相互作用将会施加一个推力在投射物上。
由于电磁轨道炮的磁场非常强大，这个推力能够加速投射物到非常高的速度。
在加速过程中，投射物将沿着充能轨道快速前进，并逐渐增加速度。
最后，进入发射阶段。
一旦投射物达到所需速度，电磁线圈的电流将停止，关闭磁场。
此时，投射物将继续沿着惯性继续直线运动，脱离充能轨道，并射向目标。
总的来说，电磁轨道炮工作的核心在于利用电流通过电磁线圈产生磁场，通过与投射物中的磁场相互作用施加的推力来加速投射物。
通过合理控制电流和磁场，可以实现高速、高能的投射物发射。
电磁炮实验原理
电磁炮实验原理引言电磁炮是一种利用电磁力将物体加速并发射的装置。
它的原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力定律，通过在导体中产生强大的电流和磁场，使得物体受到强大的推动力而被加速。
本文将详细介绍与电磁炮实验原理相关的基本原理。
法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述一个导体中产生感应电动势的物理规律。
根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
这个变化可以是由于导体自身移动或者外部磁场发生变化引起的。
洛伦兹力定律洛伦兹力定律描述了一个带有速度的带电粒子在外部磁场中受到的力。
根据洛伦兹力定律，当一个带有速度v和电荷q的粒子进入一个垂直于其速度方向B方向的均匀磁场中时，该粒子将受到一个由以下公式给出的力：F = qvBsinθ其中，F是洛伦兹力，q是电荷，v是速度，B是磁场的大小，θ是速度方向和磁场方向之间的夹角。
电磁感应加速原理基于以上两个定律，可以设计出一种利用电磁感应加速物体的装置。
具体步骤如下：1.利用电源产生一个大电流通过一个线圈。
这个线圈将产生一个强大的磁场。
2.将一个导体杆放置在线圈中，并且与线圈相连。
当通过线圈的电流改变时，根据法拉第电磁感应定律，在导体杆中会产生感应电动势。
3.当导体杆中有感应电动势时，根据洛伦兹力定律，在导体杆上会受到一个力。
这个力将使得导体杆被推动。
4.如果在导体杆中设置了一种机构来阻止其自由移动，则导体杆将被迫停在某个位置。
在这个位置上，导体杆中的能量达到最大值。
5.释放机构后，由于导体杆具有一定的质量和速度，它将继续向前移动并离开线圈。
在这个过程中，导体杆的速度将逐渐减小，直到最终停止。
电磁炮实验装置电磁炮实验装置由以下主要部分组成：1.电源：提供足够的电流来产生强大的磁场。
2.线圈：通过线圈流过的电流产生强磁场。
3.导体杆：放置在线圈中，并与线圈相连。
导体杆可以是金属棒、铜管等导电材料制成。
4.机构：用于阻止导体杆自由移动，并在合适的时机释放导体杆。
电磁炮知识点总结
电磁炮知识点总结一、电磁炮的基本原理电磁炮是一种利用电磁学原理产生的力将弹丸加速发射的武器系统。
其基本原理是利用电流通过导电线圈产生的磁场，通过施加洛伦兹力将弹丸加速至高速，并将其发射出去。
具体来说，电磁炮由电源系统、导线圈系统、弹丸和发射系统四个部分组成。
当电流通过导线圈时，产生的磁场将会对弹丸产生洛伦兹力，将其加速至高速，然后通过发射系统将其发射出去。
二、电磁炮的发展历程电磁炮的发展历程可以追溯至19世纪末期。
当时，科学家们开始尝试利用电磁原理制造武器系统，用电磁力发射弹丸。
然而，由于当时电力技术和材料技术的限制，这些早期的电磁炮并未取得实质性的突破。
直到20世纪末期，随着电力技术和材料技术的不断进步，电磁炮逐渐成为现实，成为一种有着极高发展潜力的武器系统。
三、电磁炮的优点1. 高速：电磁炮的弹丸可以达到非常高的速度，相比传统火炮和导弹系统有着显著的速度优势，可以更快速地打击目标。
2. 远程：由于高速的弹丸具有很好的穿透能力，电磁炮可以实现远程精确打击目标，有着超越传统武器系统的射程优势。
3. 精度高：电磁炮的弹丸在发射过程中受到的外力影响较小，因此具有很好的弹道稳定性和射击精度。
4. 杀伤力大：由于高速弹丸的撞击动能巨大，电磁炮具有很强的杀伤力，可以有效打击装甲目标。
5. 简化弹药设计：电磁炮无需使用传统火炮的炸药等化学燃料，可以使用简化的弹药设计，减少了弹药生产难度和成本。
四、电磁炮的挑战1. 能源供应：电磁炮需要耗费大量的电能来推动弹丸，因此其能源供应是一个重要的挑战。
如何有效地提供大功率的电能，成为电磁炮发展的关键问题。
2. 材料技术：电磁炮的运行需要承受巨大的电磁力和热应力，因此需要耐高温、高强、高导电性的材料来制造关键部件，这对材料技术提出了极高的要求。
3. 弹丸设计：高速弹丸的设计制造也是一个挑战，需要考虑材料强度、热稳定性、制造工艺等多个方面的问题。
4. 发射系统设计：电磁炮的发射系统需要具备很高的耐久性和可靠性，这对于系统工程设计和制造都提出了挑战。
电磁炮原理科普
电磁炮原理科普 The manuscript was revised on the evening of 2021并不神秘的电磁炮笔者混迹科吧数月，阅贴不少，多有受教于众吧友。
常希望用自己所学回馈吧众。
幸亏寸有所长，总算写成此科普拙文。
笔者将使用不超过中学物理课本的知识对大家喜闻乐见的电磁炮的基本原理和技术做一介绍。
因能力所限，时间所限（笔者马上要出差了），只能浮光掠影、走马观花，不足和不正确之处，请各位指正。
电磁炮是科幻迷们喜闻乐见的未来武器。
也被各国军方所重视。
它具有很多优秀特性。
1.速度常规火药发射的炮弹受火药气体燃烧速度的限制，初速度很难超过2km每秒（根据具体的使用需要从某些迫击炮的不到200米每秒到坦克炮发射大口径穿甲弹时的接近2km每秒），即使加大装药量也无济于事。
炮口动能则一般不超过10MJ。
而电磁炮没有这个限制，它由电流与磁场的相互作用力提供动力而非高温气体膨胀，理论发射速度可达光速。
考虑到空气的阻力，大气层内的实用初速也可以超过4km每秒。
这样的速度无疑带来了巨大的摧毁能力和更远的射程。
2. 电磁炮没有后坐力，更小的震动使得它更加精确。
基于更快的速度，它的弹道更加笔直，易于瞄准，大大提高了命中率。
3. 射击时没有爆炸的声音和火光，攻击更加隐蔽。
4. 因为炮弹没有发射药，更加轻便，可携带更多弹药，减轻后勤压力（不过这一点嘛，电源的重量可就另算了。
）。
5. 炮口初速度可以通过电流大小进行调整。
6. 电能比火药要便宜。
常见的电磁炮1.轨道炮结构和原理最简单的电磁炮，因而技术也越成熟，距离实用化越近。
此结构由两根平行导轨组成，带有电枢的炮弹在轨道上滑动。
当大电流（可达数百万安培或更多）通过一根导轨经电枢流向另一根导轨时，在导轨间形成强磁场。
电枢受洛伦兹力作用前进。
多级导轨炮串联可获得更高初速度。
单级的导轨电流毕竟有现实方面的限制，可以增加多级导轨，不管速度如何，只要这个电流还在，就能不断加速（火药炮就没这点好处）。
电磁炮原理图解
电磁炮原理图解概述电磁炮是一种利用电磁力原理加速导弹或弹丸的装置。
它利用电磁力产生高速运动的物体，而无需使用传统的化学能源。
电磁炮因其高速、高精度和高效率而备受关注，并在军事和科研领域得到广泛应用。
本文将通过图解的方式，详细解释电磁炮的原理和工作过程。
电磁炮的基本组成部分1. 电源系统电磁炮需要大量的电能来提供强大的驱动力。
因此，电磁炮通常配备有高压直流电源系统。
直流电源可以提供稳定的电流和电压，以满足电磁炮对电能的需求。
2. 线圈线圈是电磁炮中的核心部分。
它由导电材料制成，通常采用铜线。
线圈被分成若干个环状的绕组，依靠通过电流来产生磁场。
磁场的强度直接影响电磁炮的加速效果。
3. 弹丸/导弹电磁炮的弹丸或导弹是需要加速的物体。
它们通常由铁、钢或其他导磁性材料制成，以便更好地与磁场产生相互作用。
弹丸的形状和尺寸也会影响其在电磁炮中的加速效果。
4. 发射轨道发射轨道是弹丸或导弹在电磁炮中进行加速的路径。
它可以是直线轨道或环形轨道，具体取决于电磁炮的设计和用途。
发射轨道通常由高导磁性材料构成，以增强磁场对弹丸的推动力。
电磁炮的工作原理1. 充电阶段在电磁炮开始工作之前，线圈需要先充电。
直流电源将电流导入到线圈中，形成一个稳定的磁场。
2. 弹丸进入发射轨道当线圈已充电并产生磁场时，弹丸或导弹被引入发射轨道。
弹丸会在发射轨道中放置，以便与磁场产生相互作用。
3. 施加电流一旦弹丸准备就绪，线圈中的电流将被增加。
增加电流会增强磁场的强度，从而产生更大的电磁力。
这将推动弹丸向前移动，并在发射轨道上加速。
4. 弹丸加速随着电磁力的增强，弹丸将沿着发射轨道迅速加速。
由于磁场和电流的联合作用，弹丸受到的推力将比传统的化学推进系统更大。
这使得电磁炮具有更高的加速度和速度。
5. 弹丸离开发射轨道一旦弹丸达到所需的速度，它将离开发射轨道并进入空中。
电磁炮可以通过调整磁场、电流和发射轨道的设计来控制弹丸的速度和轨迹。
电磁炮的优势和应用电磁炮相对于传统的化学推进系统具有多项优势：1. 高速度和高精度：电磁炮可以提供更高的加速度和速度，使弹丸能够快速到达目标并增加精确度。
21世纪的主力大炮——电磁炮
21世纪的主力大炮——电磁炮电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注．自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分．一、电磁炮的结构和原理电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：（一）线圈炮：线圈炮又称交流同轴线圈炮．它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成．根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的．加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流．感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去．（二）轨道炮：轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接人电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理．（三）电热炮：电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式．最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速．（四）重接炮：重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度．其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙．长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进．重接炮是电磁炮的最新发展形式．二、电磁炮的特点及用途电磁泡与常规火炮相比，有以下特点：电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程．电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远．由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度．从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便．电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛．（一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹，还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹．因此，在美国的“星球大战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究的任务．（二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务．美国正在研制长7.5米、发射速度为500发／分、射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“火神──方阵防空系统”．用它不仅能打击临空的各种飞机，还能在远距离拦截空对舰导弹．英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮．（三）用于反装甲武器：美国的打靶试验证明，电磁炮是对付坦克装甲的有效手段．发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹，可穿透25.4mm厚的装甲．有关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透模拟的T－72、T－80坦克的装甲厚度．由此可见，电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优良的反装甲武器．（四）用于改装常规火炮：随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口加装电磁加速系统，可大大提高火炮的射程．美国利用这一技术，已将火炮射程加大到150km．三、电磁炮的发展概况及趋势19世纪20年代，在欧洲研究电磁现象形成一种热潮，并取得了许多重要成果．物理学家们相继发现了电流的磁效应、安培力和电磁感应现象．而后人们开始着眼于把这些研究成果应用于军事中．早在1845年，对电磁炮的研究就开始了．当时曾有人绕制了一些线圈，线圈中产生的电磁力将一根金属棒射出了近20米远．1901年，挪威物理学家伯克兰造出了第一门电磁线圈炮，能把10千克的弹体加速到100米／秒．这门长10米的电磁炮至今仍陈列在挪威奥斯陆的博物馆中．1920年，法国人维勒鲁斯又发明了电磁轨道炮．然而，由于当时的技术条件有限，缺乏理想的动力设备，所以在相当氏的一段时间内，电磁炮的研究工作进展缓慢．电磁炮真正取得实质性的进展还是70年代的事．在70年代澳大利亚国立大学试制了一门电磁炮，首次成功地将3.3克的弹体加速到5.9km/s．1982年，他们又制成一门威力更大的电磁炮，能把2.2克的弹体加速到10km/s，远远超过了常规炮弹的飞行速度．1980年，美国的研究人员用电磁炮成功地发射了一颗质量为317克的弹丸，其飞行速度为4.2km/s．1987年，美国又研制成“雷电”电磁炮，在秋季的试验中将弹丸加速到6km/s．这两次试验的结果表明，电磁炮已不再是科学幻想中的憧憬．1991年，美国又研制成功机动型的多发电磁炮，1994年研制出反战术导弹电磁炮，并计划于1994—1998年进行坦克电磁炮的全尺寸工程试验．除美国外，俄国、英国、澳大利亚、日本等国家也都积极开展电磁炮的研究工作．如美国的电磁炮研究，已能把0.2千克的弹丸加速到2km/s，或者把50克的弹丸加速到3～4km/s的速度．总的说来，目前各国的电磁炮技术都还处于预研阶段，有的方案已研制出了演示样机，有的方案还在进行理论研究．电磁炮最主要的缺点是消耗功率大．假如以3km/s的速度发射1.0千克重的弹丸，就需要200万千瓦以上的功率．因此，就目前而言，电磁炮要从实验室走上战场，还存在许多技术问题没有得到很好的解决．目前，研制成功的电磁炮已能将弹丸加速到8—10km/s（火炮仅2km/s），是火炮的4到5倍．预计将来电磁炮弹丸的速度将达到100km/s．由于电磁炮射出的弹丸速度高、射程远、精度好、穿透能力强，而且，电磁炮弹丸体积小、重量轻、射程可调节、发射时无声响，无冲击波等优点，预计在21世纪，电磁炮终将逐渐淘汰常规大炮．电磁炮还用不着火药，可减少污染、降低成本，而且使用安全，是射击敌方坦克、飞机、装甲活动目标的理想兵器．尽管目前电磁炮离真正在战场上使用还有一段距离，但随着对电磁炮研制的逐步完善，可望在20世纪末将出现实战型的电磁炮．预计在不久的将来，快如流星的电磁炮终将取代传统的火炮，成为21世纪的主力大炮，在未来战场上发挥神威．。
电磁炮的爆炸原理
电磁炮的爆炸原理
电磁炮的爆炸原理主要是利用磁场能量的快速释放。
它由两个主要部分组成：电容器和线圈。
首先，在电容器中存储了大量的电能。
电容器是由两个金属板之间隔着一个绝缘层组成的。
当电容器充电时，电荷从电源通过线路充入金属板上，形成一个正极和负极。
接下来，当需要触发电磁炮时，电流会通过一个电开关（例如，SCR）流入线圈中。
线圈是一个由导电线圈组成的电磁铁，当电流通过线圈时，会在周围产生一个强磁场。
然后，瞬间触发电开关的导致开关瞬间闭合，电荷被释放到线圈中，形成一个巨大的电流。
这个电流在线圈中形成一个非常强的磁场，磁场能量快速释放。
最后，由于环绕着线圈的磁场的快速衰减，会在线圈周围产生一个强大的电磁脉冲。
这个电磁脉冲会产生牵引力，将线圈内的金属项目射出并加速到高速。
这个过程类似于电磁炮中的磁效应，所以被称为“电磁炮”。
总结起来，电磁炮的爆炸原理是通过存储在电容器中的电能，通过线圈中的电流形成一个强磁场，并在触发时快速释放电荷，形成一个强大的磁场脉冲，从而产
生牵引力将金属项目射出。
电磁火炮原理
电磁火炮原理引言：电磁火炮是一种利用电磁力实现发射的高速火炮武器系统。
它通过电流在导线中形成的磁场产生的电磁力，驱动火炮弹丸进行发射。
本文将详细介绍电磁火炮的原理及其应用。
一、电磁火炮的基本构造电磁火炮主要由电源、导线圈、导轨和弹丸等部分组成。
电源为导线圈提供电流，导线圈通过导轨产生磁场，弹丸则受到磁场的作用力被加速发射。
二、电磁火炮的工作原理1. 加速阶段当电源接通后，导线圈中会产生电流。
由于导线圈的螺旋形状，电流在导线圈中形成环形磁场。
根据右手定则，磁场的方向可以确定。
导轨则承载导线圈和磁场，当导线圈中的电流流过时，导轨上会产生磁场。
2. 弹丸发射阶段当弹丸靠近导轨时，由于电流在导线圈中形成的磁场，弹丸会受到磁力的作用被加速。
磁力的方向与电流和磁场的相对方向有关。
通常情况下，导线圈中的电流和导轨上的磁场方向相同，使得磁力加速弹丸沿导轨方向运动。
3. 弹丸离开导轨当弹丸达到一定速度后，磁力逐渐减小，直至归零。
此时，弹丸脱离导轨，继续沿惯性方向飞行。
由于弹丸的速度较高，一般会在空气中产生等离子体，形成明亮的火花。
三、电磁火炮的优势1. 高速发射：电磁火炮能够以高速发射弹丸，射程远，命中精度高。
由于弹丸在发射过程中不受火药爆炸的影响，速度可达到几千米每秒甚至更高。
2. 可调速度：电磁火炮的发射速度可通过调整电流大小来控制，具有较好的可调性。
这使得电磁火炮适用于不同的任务需求，如防御性射击、反导弹等。
3. 较低的维护成本：相比传统火炮，电磁火炮不需要使用火药等消耗品，减少了后勤保障成本。
此外，电磁火炮结构简单，易于维护。
4. 环境友好：电磁火炮不产生废气和有害物质，对环境污染较小。
这使得电磁火炮在一些敏感地区和环保要求较高的地方得到了广泛应用。
四、电磁火炮的应用领域1. 军事领域：电磁火炮作为一种新型高速武器系统，具有较强的杀伤力和精确打击能力，被广泛应用于军事领域。
它可以用于反导弹、反舰导弹、对地攻击等任务。
电磁炮的原理
电磁炮的原理
1 基本介绍
电磁炮是一种武器，它依靠电磁场来发射微小的金属球，这种武
器大多用于军事目的。
电磁炮的原理是电磁力的发射，它使用电磁场
来产生电磁力，使一种金属微粒在磁场中受力，而造成了不可见的加速。
由于它的电磁场具有特殊特性，它可以完全消除抵抗力，将金属
微小的粒子加速发射出去。
2 电磁炮的工作原理
电磁炮的工作原理是，电磁炮利用电磁场产生一种叫做铁链团的
静电磁力，将金属粒子拉入磁场，使其加速，使它穿越一个圆顶穹顶，就形成了一个加速的电磁炮。
在此过程中，由于运动的粒子与固态物
质中抵销引起的摩擦力，会产生有序的等离子体电流，在这种情况下，电子和离子被聚集成前后一应放射成等离子体，最终导致微小金属粒
子加速发射。
3 电磁炮的优缺点
电磁炮最大的优点是可以迅速发射，一般来说，它们可以发射速
度接近光速。
这也是电磁炮被广泛应用于军事上的主要原因之一。
另
一方面，由于电磁炮系统的复杂性和价格昂贵的原因，电磁炮的缺点有：技术复杂；需要消耗大量的能源；使用成本高。
4 结论
电磁炮是一种利用电磁场发射微小金属粒子的武器，它可以达到极高的射速，因此得到了广泛的应用。
但是由于技术复杂、使用成本高等缺点，虽然它们已经被广泛应用于军事，但在商业和民用领域的应用却仍有许多限制。
电磁轨道炮的速度计算公式
电磁轨道炮的速度计算公式电磁轨道炮是一种利用电磁力加速物体的武器系统，它的速度计算公式是非常重要的。
在本文中，我们将介绍电磁轨道炮的速度计算公式及其相关知识。
首先，让我们来了解一下电磁轨道炮的基本原理。
电磁轨道炮利用电磁力加速物体，其基本结构包括电磁加速器、导轨、电源和控制系统。
当电磁加速器通电时，产生的电磁力将物体加速并推动沿着导轨运动，从而达到高速的效果。
在电磁轨道炮中，速度是一个非常重要的参数。
速度计算公式是用来计算物体在电磁轨道炮中的速度的公式。
根据基本物理原理，速度可以用以下公式来计算：v = u + at。
其中，v表示物体的最终速度，u表示物体的初始速度，a表示物体的加速度，t表示时间。
在电磁轨道炮中，初始速度通常为零，加速度由电磁力提供，时间是物体在电磁轨道炮中运动的时间。
因此，速度计算公式可以简化为：v = at。
这个公式说明了物体在电磁轨道炮中的速度与加速度和时间有关。
当加速度增加或时间延长时，物体的速度也会增加。
在实际的电磁轨道炮中，加速度是一个非常重要的参数。
加速度的大小取决于电磁加速器的设计和电源的输出功率。
一般来说，加速度越大，物体的速度也会越高。
因此，设计高性能的电磁加速器和提供强大的电源是提高电磁轨道炮速度的关键。
除了速度计算公式，还有一些其他因素会影响电磁轨道炮的速度。
例如，物体的质量也会影响速度。
根据牛顿第二定律，物体的加速度与力成正比，与质量成反比。
因此，质量越大，加速度越小，速度也会越小。
在设计电磁轨道炮时，需要考虑物体的质量，以确保物体能够达到足够的速度。
此外，空气阻力也会影响电磁轨道炮中物体的速度。
当物体在空气中运动时，空气阻力会减缓物体的运动速度。
因此，设计电磁轨道炮时需要考虑减小空气阻力的影响，以提高物体的速度。
总之，电磁轨道炮的速度计算公式是非常重要的。
通过速度计算公式，我们可以计算出物体在电磁轨道炮中的速度，并且了解影响速度的因素。
在未来的研究中，我们可以通过改进电磁加速器和电源系统，提高电磁轨道炮的速度，使其成为更加强大的武器系统。
电磁波与电磁炮课件
电磁炮用途及特点
在军事方面的用途
战略反导---防天 战术反导---防空 海军应用---反导舰炮 陆军应用---反装甲 空军应用---舰炮 拦击卫星---电磁炮拦截器 航天应用---航天电磁发射
电磁炮现状及前景
PART
FOUR
电磁炮现状及前景
A
近十年来，随着新技术、 新材料的不断发展，电 磁发射技术在发射装置、 发射质量、弹丸速度、 大功率电源等方面的研 究取得了一系列的成果。 当前以美国、俄罗斯、 法国、德国、澳大利亚 等国家研究较为前沿
可以推出弹体线圈在磁 场中受平移力的公式为 利用（5）式可以算出 线圈在螺线管断口处所 受的平移推力为
电磁炮物理原理
弹体为铁磁质材料，设铁磁质弹体b与螺线管相对位 置为x（x<L）利用安培环路定律，x处H大小为
穿过弹体截面的磁通为
根据磁通连续定理，穿过每一匝线圈的磁通量等 于上式，从而得到螺线管的电感为
16
电磁炮用途及特点
传统火炮 vs 电磁炮
火炮很难超过2千米/秒，电磁炮可达几十千米/秒 火炮最远为185千米，电磁炮为370千米 火炮为20兆焦耳，电磁炮为32-64兆焦耳 火炮需要10美元，电磁炮需要0.1美元 火炮化学能转换效率仅20%，电磁炮电能转换效率达50% 战俘巡航导弹 245米/秒 声音速度 340米/秒 一般步枪子弹 710米/秒 一艘舰炮弹丸 900米/秒 电磁炮弹丸 2500米/秒
A
B
C
脉冲功率电源 轨道和电枢的 载弹丸技术
技术
可靠性技术
展望
• 尽管电磁炮目前仍处于研究阶段，但前景乐观。 考虑到各个国家对军事力量的培养与新技术领域 的开辟，人类必将突破技术瓶颈，迎来电磁武器 全面发展的时代。
电磁炮的基本原理及发展趋势（带图带公式）
电磁炮的基本原理及发展趋势（带图带公式）随着材料科学的发展,复合装甲、⾼强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使⽤,以及爆炸反应装甲的出现,⼤⼤提⾼了装甲的抗毁能⼒,对破甲技术提出更⾼的要求。
为此,⼈们在相继研制出⼀系列新型破、穿甲战⽃部的同时,也注意开发研究某些新概念超⾼速动能穿甲武器,电磁炮就是其中⼀种。
电磁炮的基本原理电磁炮是利⽤物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁⼒(即洛伦兹⼒) 作⽤的基本原理来加速弹丸的。
根据加速⽅式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮⼯作原理导轨炮导轨炮的⼯作原理如图1 所⽰。
主要由⼀对平⾏导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向⼀条导轨输⼊强⼤的电流,经过电枢沿另⼀条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产⽣的磁场中受到洛伦兹⼒的作⽤⽽被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的⼒可表⽰为F = L′I2/ 2 , (1)其中F 为洛伦兹⼒(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。
弹丸的加速度则为a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2)式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。
由(2) 式可见,导轨中的电流强度越⼤,弹丸的加速度就越⼤,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单⼀、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮⼝截⾯可选⽤⽅形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态⾦属电枢、等离⼦体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、⾼性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,⼈⼯操作⽐较困难,通常由计算机控制。
线圈炮线圈炮的⼯作原理如图3 所⽰。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮⾝,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产⽣的磁场与可动线圈上的感应电流相互作⽤,产⽣洛伦兹⼒,推动可动弹丸线圈加速射出。
电磁炮原理是什么
电磁炮的原理非常简单，19世纪，英国科学家法拉第发现，位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上也会产生电流。
这就是著名的法拉第电磁感应定律。
正是根据这一定律人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机，它也是电磁炮的基本原理，或者说，电磁炮不过是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，而是作直线加速运动的炮弹。
那么如何产生驱动炮弹的磁场，并让电流经过炮弹，使它获得前进的动力呢？一个最简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路。
把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出。
在1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮基本就是这样的结构。
它把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米。
如果是在真空中，这个速度还可提高到每秒8~10千米，这已经超过了第一宇宙速度，具备了作为一种新型航天发射装置的理论资格。
将这一理论上的可能变为实际，还需要解决以下几个问题：首先，那台实验电磁炮的加速度太大，人无法承受。
这个问题只有一个解决方法，那就是延长加速时间。
然而这必须以采用更长的轨道为代价。
由于人体只能承受大约3 倍重力加速度的长时间加速，满足人体耐受能力的电磁炮所需的轨道长度(经计算，为达到第一宇宙速度，约需1000千米！)在技术上难以实现，看来我们暂时只能考虑专作货运发射的了，这样在加速度方面的要求就可大大放宽。
第二，如果把电磁炮水平安装在地面上，飞出炮口后的炮弹仍然会在大气阻力下很快减速，难以顺利达到环绕地球轨道，为此，用于航天发射的电磁炮必须将出口设置在空气稀薄的高山之巅，海拔8848米的珠穆朗玛峰自然是首选地点，当然旅游业和环保组织肯定会反对，如何同他们交涉，就看宇航局的实力和有关人员的口才了。
第三，目前电磁炮能够发射的炮弹质量仍然不大，这是加速能力不足造成的。
加速炮弹的力与磁场和电流之积成正比，要获得足够强的加速磁场一般靠超导磁体。
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随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。
为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。
电磁炮的基本原理
电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。
根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮工作原理
导轨炮导轨炮的工作原理如图1 所示。
主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的力可表示为
F = L′I2/ 2 , (1)
其中F 为洛伦兹力(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。
弹丸的加速度则为
a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2)
式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。
由(2) 式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、
各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制。
线圈炮线圈炮的工作原理如图3 所示。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
弹丸所受的力可表示为
F = I f·I p·d M/ d x , (3)
其中F 为洛伦兹力(N) 、I f 为固定线圈中的电流强度(A) 、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A) 、M 为固定与可动线圈的互感( H) 、d M/ d x 为互感梯度( H/m) 。
由(3) 式可知,固定线圈中的电流强度越大,弹丸线圈中的感应电流强度就越大,弹丸所受的电磁力就越大。
线圈炮的结构有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。
电磁炮从原理上讲主要有上述两种类型,但在结构上可以采用混合方式。
图3 线圈炮工作原理
电磁炮的主要特点
超高速、大动能采用物理学电磁推进原理的电磁炮, 弹丸速度突破了普通火炮(弹丸速度在2000m/ s 以内) 的性能极限,达到4000m/ s ,因而弹丸具有巨大动能,大大增强了对目标的毁伤能力。
穿甲能力强、命中精度高穿甲公式为
b = V 1143 m0175/ K1143 d1107 , (4)
其中b 为穿甲厚度( dm) 、V 为炮弹着靶速度( m/s) 、m 为炮弹质量(kg) 、K 为装甲抗弹系数、d 为弹丸直径(dm) 。
可见,弹丸速度增大将大幅度提高穿甲能力。
另一方面,弹丸速度高可缩短交战时间,增加对付快速目标的有效性,减小横向脱靶距离,从而提高命中率。
操作安全简便、系统效费比高电磁炮弹丸的初速和射程可通过改变电流强度的大小来控制。
在发射过程中,弹丸加速均匀,几乎没有火焰、烟雾、响声和后坐力,利于隐蔽作战。
整个系统由计算机控制,操作简便、安全性好。
电磁炮几乎全部发射重量都是有效载荷,其主要能源一般是采用低级燃料的燃气轮机或柴油机,发射能量转换率相对较高,使得单位能量成本较低,加上弹丸价格便宜,因而整个系统的效费比较高。
鉴于电磁炮具有上述特点,在穿甲时,弹丸能在爆炸反应装甲爆炸将装甲击穿,并可穿透复合装甲,是一种极具发展潜力的新型穿甲武器。
电磁炮的发展现状
自上世纪80 年代以来,电磁炮技术的研究取得了多方面进展,应用领域日趋广阔。
美国于1982 年研制成功实验级导轨炮,弹丸质量317g、初速4200m/ s。
1992 年夏,美国研制成功世界上第一套完整的9MJ 靶场导轨炮,并在陆军尤马试验场进行了发射试验,迈出了电磁炮走出实验室的第一步。
该炮是一个连续发射系统,全重25t ,能以2500～4000m/ s 的初速齐射9 发弹丸,炮口动能9MJ 。
2006 年7 月,英国BAE 系统公司与美军方签约,为美国海军设计和制造32MJ 实验室型发射装置,旨在为下一步发展64MJ 战术型电磁轨道炮奠定基础。
图4 为计划制造的32 兆焦实验室型发射装置的外形图,图中右边部分为身管截面图。
与此同时,美国还进行了电磁炮发射超高速动能弹的研究。
内容包括弹道陶瓷的处理,新型合金的研制与钨、贫铀的加工方法,开发轻质高强度金属陶瓷等。
尽管电磁炮的研究取得了很大进展,已完成从基本原理到可行性的论证工作,但是要将电磁炮转化为实用的武器系统仍存在诸多难题,比如怎样减小电磁炮体积和重量、降低能耗、提高效率和解决炮管易损等。
电磁炮的发展趋势
目前,以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题,有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验。
具体的研究方向有以下几个。
能源小型化体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一,而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定。
要减小体积、降低重量,必须实现能源小型化。
因此,今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料,以研制小型轻质脉冲功率源。
新研制的盘式交流发电机经整流可直接向电磁炮供电;高能量密度电池已研制出面积为113cm2 、功率密度达755kW/
kg 的样品。
采用先进的线圈炮技术以提高能量密度和功率密度,减小系统的体积和重量,也是重要的研究发展方向之一。
采用高新技术、提高系统效率高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件,将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势。
超导材料的电流密度和储能密度极高,储能效率达60 %～90 % ,将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等,不仅有利于电磁炮小型化、提高射速,而且可减小能量损失、大大提高系统效率。
另外,采用多级、多层、多段(节) 和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径。
多模块结构可以减小导轨的能量损失,提高系统的能量转换效率至两倍左右。
在加速方式上,目前正加紧研究线圈加速技术。
虽然线圈加速方式在技术上不如导轨炮成熟,但线圈炮加速时弹丸与固定线圈间是非接触的,且不产生高温等离子体,所需的工作电流也比导轨炮小,因而系统的能量转换效率高、损失小。