电磁炮的基本原理及发展趋势(带图带公式)
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。
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) 。
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。
电磁炮原理科普
电磁炮原理科普(总7页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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。
电磁炮的应用原理
电磁炮的应用原理1. 电磁炮概述电磁炮是一种利用电磁力产生高速运动物体的武器系统。
其基本原理是通过电流在导体中产生磁场，然后利用磁场与电流之间的相互作用产生的力推动物体运动。
电磁炮有很多应用领域，包括军事领域、航天领域以及工业生产等。
2. 电磁炮的工作原理电磁炮的工作原理可以分为两个步骤：加速阶段和发射阶段。
2.1 加速阶段在加速阶段，电磁炮主要通过电磁感应的方式将电流转化为磁场，并利用磁场与电流之间的相互作用产生的力加速运动物体。
2.1.1 加速器加速器是电磁炮的关键组成部分，它通常由一系列相互连接的导体环组成。
当电流通过加速器中的导体环时，会产生磁场，而磁场则会施加力于其中的运动物体。
通过依次通电不同的导体环，可以实现对运动物体的逐渐加速。
2.1.2 电源系统电源系统为电磁炮提供所需的电流。
在加速阶段，电源系统需要提供较大的电流来产生足够的磁场以加速运动物体。
常见的电源系统包括电容器、电感和电池等。
2.2 发射阶段在发射阶段，经过加速阶段加速后的物体将被发射出去。
2.2.1 导向系统导向系统用于定位和控制运动物体的路径，确保其正确定位在发射轨道上。
导向系统由导向磁场和辅助设备组成。
2.2.2 发射装置发射装置是将加速后的物体从电磁炮中发射出去的关键部分。
发射装置通常由固定的磁体和运动的磁体组成，通过磁体之间的相互作用来实现物体的发射。
3. 电磁炮的应用电磁炮在各个领域都有广泛的应用。
3.1 军事应用电磁炮在军事领域中被广泛应用于火炮、导弹和无人机的发射系统。
其高速、高精度的特点使得电磁炮成为了一种重要的武器系统。
3.2 航天应用电磁炮在航天领域中被用作航天器的加速器。
通过电磁炮的加速，可以将航天器送入轨道，减少了起飞和加速阶段的能量消耗。
3.3 工业应用电磁炮在工业生产中也有一些应用。
比如，在铁矿石和煤矿石的采矿过程中可以使用电磁炮进行爆破作业，提高采矿效率。
4. 电磁炮的优势和挑战电磁炮作为一种新型的武器系统，具有许多优势和挑战。
电磁炮弹发射的基本原理
电磁炮弹发射的基本原理电磁炮弹发射是一种利用电磁力驱动弹丸进行高速射击的技术。
他的基本原理是利用电流通过导线产生的磁场，然后利用磁场和电流之间的相互作用力来驱动弹丸。
下面将一步一步地回答并解释电磁炮发射的基本原理。
第一步：导线通电电磁炮发射的第一步是通过导线通电。
导线通电后，电流开始流动。
电流可以用来产生磁场，而磁场则是电磁炮发射的驱动力。
第二步：磁场的产生当电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场。
这是由电流所造成的，根据安培定律（Ampere's law），磁场的强度与通过导线的电流成正比。
第三步：磁场与导线产生的力根据洛伦兹力（Lorentz force）定律，当电流通过导线时，导线所受到的力与电流的方向、磁场的方向以及导线的长度等因素有关。
这个力的方向垂直于电流和磁场所形成的平面，并且根据右手定则，力的方向与电流和磁场之间的关系有关。
第四步：弹丸与导线的连接弹丸与导线之间通过一种连接方式（如电磁炮弹腔或电磁炮弹道系统）连接起来。
通过加强这种连接，可以最大程度地将磁场产生的力传递给弹丸。
第五步：弹丸的加速当电流通过导线并产生磁场之后，磁场与导线之间的相互作用力就会传递到弹丸上。
这个力会推动弹丸沿着导线方向加速运动。
在电流流动的时间内，弹丸将不断地受到磁场产生的力的推动，从而达到较高的速度。
第六步：磁场的控制为了控制弹丸的速度和方向，可以通过调节电流和磁场的强度来实现。
通过改变电流的大小和方向，可以改变或调整磁场的强度和方向，从而达到控制弹丸运动的目的。
总结：基于以上步骤，电磁炮弹发射的基本原理是利用电流通过导线产生磁场，并利用洛伦兹力将磁场的能量传递给弹丸，从而推动弹丸加速运动。
控制电流和磁场的参数可以实现弹丸速度和方向的调整，从而提高电磁炮发射的精确度和效率。
需要注意的是，电磁炮发射技术的制约因素包括导线的耐电流能力、导线和弹丸之间的密切连接、磁场的设计和控制等。
此外，电磁炮发射技术也需要充足的电力供应和高功率放电设备等先进技术的支持。
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。
电磁炮发射炮原理
电磁炮发射炮原理
电磁炮是一种利用电磁力原理发射炮弹的武器系统。
其工作原理基于法拉第电磁感应定律和安培力定律。
电磁炮主要由以下几个关键部件组成：电源系统、电容器、线圈和炮弹。
首先，电源系统提供高电压电源以充电电容器。
然后，电容器存储电能，并以极短的时间内将电能释放到线圈中。
线圈通常由多个线圈组成，形成一个磁场。
当电能释放到线圈中时，根据法拉第电磁感应定律，电流产生的磁场与线圈内的磁场相互作用。
根据安培力定律，电流在磁场中会受到一个垂直于电流和磁场方向的力。
这个力会作用在炮弹上，将其加速并推出炮管。
在发射瞬间，电磁炮瞬时释放大量电能，产生极高的电流。
由于瞬间功率密度很高，电磁炮在较短的时间内能够将炮弹加速到较高的速度。
与传统火药发射系统相比，电磁炮具有更高的发射速度、更远的射程和更精确的命中率。
但是，电磁炮也存在一些挑战和限制。
首先，电磁炮需要大量的电能供应，因此需要强大的电源系统。
其次，由于大量电能的瞬间释放，电磁炮对材料和结构的承受能力有较高要求。
此外，电磁炮的发射过程会产生较大的电磁辐射和噪音。
综上所述，电磁炮利用电磁力原理发射炮弹。
通过电能的快速释放，电磁炮能够加速炮弹并将其推出炮管，从而实现远距离
的高速射击。
然而，电磁炮发射系统的设计和实现仍然面临一些技术挑战。
电磁炮的工作原理
电磁炮的工作原理电磁炮是一种利用电磁力产生高速运动物体的武器系统。
它是在20世纪发展起来的一种新型武器，其工作原理是利用电磁力将导弹、子弹等物体发射出去，达到破坏敌方目标的效果。
以下是电磁炮的工作原理的详细解释：1. 电磁场的产生：电磁炮是通过产生强大的电磁场来实现加速和发射物体。
它通常由两个主要部分组成：电源系统和磁场系统。
电源系统提供电流，通过线圈产生磁场，而磁场系统则控制和加速物体的运动。
2. 磁场的控制：磁场系统由一系列线圈组成，通过控制线圈的通断来产生不同的磁场。
当电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场。
通过合理安排线圈的位置和通断顺序，可以使磁场在电磁炮内部形成一个由弱到强的梯度。
3. 物体的加速：在磁场系统中，物体被放置在一个电磁脉冲的环境中。
当电流通过线圈产生磁场时，该磁场会通过物体，由于磁场的变化，物体将受到电磁力的作用，从而被加速。
4. 发射物体：当物体被加速到足够高的速度时，就可以通过控制磁场系统的通断来实现发射。
通常，磁场系统的线圈被分为几个部分，通过逐渐断开线圈电流的方式，使物体从一个磁场区域快速移动到另一个磁场区域，从而实现物体的发射。
5. 高速运动物体的作用：通过电磁炮发射出去的物体，速度非常高，具有巨大的动能。
这种高速运动的物体可以对目标进行高效的打击。
在军事领域，电磁炮可以被用于反导系统、反舰系统等方面，实现远距离精确打击。
需要注意的是，电磁炮的工作原理涉及复杂的物理学和电子技术知识，上述解释仅是对其基本原理的简要介绍。
实际应用中，电磁炮的构造和控制系统还会根据具体的设计和需求进行调整和优化。
总的来说，电磁炮是一种利用电磁力实现物体高速运动的武器系统。
其工作原理主要包括电磁场的产生、磁场的控制、物体的加速和发射等过程。
通过电磁炮的工作原理，可以实现高效、精确的目标打击，具有重要的军事意义。
电磁炮的工作原理
电磁炮的工作原理
电磁炮作为一种新型武器，其工作原理是基于电磁学和物理学
的原理，通过电磁力加速物体达到高速，从而实现远距离精准打击
目标。
电磁炮的工作原理主要包括磁场产生、电流导体和物体加速
三个方面。
首先，电磁炮的磁场产生是基于安培环路定律和法拉第电磁感
应定律。
当电流通过导体时，会在周围产生一个磁场，根据右手定
则可以确定磁场的方向。
在电磁炮中，通过通电的线圈产生磁场，
这个磁场可以是恒定的，也可以是变化的。
当导体处于磁场中时，
会受到洛伦兹力的作用，从而实现加速。
其次，电流导体是电磁炮中的重要组成部分。
电磁炮中的导体
一般采用铜、铝等优良导电材料制成，通过通电产生电流。
当电流
通过导体时，会在导体周围产生磁场，这个磁场与线圈产生的磁场
相互作用，从而产生一个合成的磁场。
根据洛伦兹力的作用，导体
会受到一个向前的推力，从而实现加速。
最后，物体加速是电磁炮实现远距离打击目标的关键。
在电磁
炮中，通过电流导体产生的磁场会加速物体，使其达到很高的速度。
这个物体可以是炮弹、导弹等，通过电磁力的作用，可以实现远距离的精准打击目标。
同时，电磁炮的加速过程非常迅速，可以在极短的时间内完成加速，从而实现快速的射击。
总的来说，电磁炮的工作原理是基于电磁学和物理学的原理，通过磁场产生、电流导体和物体加速三个方面的相互作用，实现远距离的精准打击目标。
电磁炮具有射程远、打击力强、响应速度快等优点，是未来战争中的重要武器之一。
随着科技的不断进步，相信电磁炮在未来会有更加广阔的应用前景。
电磁炮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。
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) 。
电磁炮的工作原理
电磁炮的工作原理
电磁炮是一种利用电磁力原理发射高速弹丸的武器系统。
其工作原理主要分为六个步骤：
1. 弹丸加速阶段：在电磁炮的发射管内，放置一个称为弹丸的导电物体。
通过电流传输系统，高电流被引入发射管，形成一个强磁场。
2. 制动阶段：在弹丸前方放置一组称为制动线圈的线圈。
当电流通过制动线圈时，产生的磁场与发射管内的磁场相互作用，制动弹丸的速度，以避免超过设计范围的速度。
3. 弹丸加速阶段继续：经过制动阶段后，电流继续通过发射管。
由于弹丸导体内的电流流过磁场，根据洛伦兹力定律，弹丸会受到一个与电流及磁场强度相关的力，从而加速。
4. 弹丸退出发射管：当弹丸加速到所需速度时，它会通过发射管的出口离开。
此时导电轨道的电磁力减小或消失，弹丸脱离了发射系统的限制，自由飞行。
5. 弹道控制：弹丸在飞行过程中需要进行弹道控制，以确保命中目标。
这通常通过附加的制导系统实现，例如GPS导航或
惯性导航。
6. 目标命中：当弹丸接近目标时，它会释放其载荷，如弹头或炸药。
这样可以造成破坏或其他影响，以达到武器系统的预期效果。
整个工作过程主要依靠电流流经导体产生的磁场及洛伦兹力来加速和发射弹丸。
相较于传统火药炮，电磁炮具有高初速、快速连发和精确命中的优势，被广泛用于军事领域。
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。
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。
物理磁学论文——电磁炮
物理磁学论文——电磁炮简介利用电磁力(洛仑兹力)沿导轨发射炮弹的武器。
它主要由能源、加速器、开关三部分组成电磁炮。
能源通常采用可蓄存10～100兆焦耳能量的装置。
目前实验用的能源有蓄电池组、磁通压缩装置、单极发电机，其中单极发电机是近期内最有前途的能源。
加速器是把电磁能量转换成炮弹动能，使炮弹达到高速的装置。
主要有：使用低压直流单极发电机供电的轨道炮加速器和离散或连续线圈结构的同轴同步加速器两大类。
开关是接通能源和加速器的装置，能在几毫秒之内把兆安级电流引进加速器中，其中的一种是由两根铜轨和一个可在其中滑动的滑块组成。
早在19世纪，科学家已发现在磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的作用。
20世纪初，有人提出利用洛仑兹力发射炮弹的设想。
在两次世界大战中，法国、德国和日本都曾研究过电磁炮。
第二次世界大战以后，其他国家也进行过这方面的研究。
自70年代初以来，与电磁发射有关的技术取得了重大进展。
澳大利亚国立大学建造了第一台电磁发射装置，将 3克重的塑料块（炮弹）加速到6000米／秒的速度。
此后，澳、美科学家制造了不同类型的实验样机，并进行过多次发射实验。
用单极发电机供电的电磁炮，已能把318克重的炮弹加速到4200米／秒的速度。
磁通压缩型电磁炮已能将 2克重的炮弹加速到11000米／秒的速度。
编辑本段原理基本原理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磁炮原理示意图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。
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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。