(发展战略)电磁炮的基本原理及发展方向(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;。
电磁炮的基本原理 -回复
电磁炮的基本原理-回复什么是电磁炮?电磁炮是一种利用电磁感应原理将电能转化为动能的武器装置。
它主要由电源系统、电磁加速器和发射系统组成。
电源系统提供高能电流，经过一系列的处理供给电磁加速器；电磁加速器则通过利用电磁感应产生强大的磁场，瞬间加速电磁飞体；发射系统则将电磁飞体推出炮管。
电磁炮的基本原理是电磁感应。
电磁感应是指当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。
利用这一原理，电磁炮通过在导体附近产生强磁场，使得导体中的电子受到磁场的作用力，从而加速运动。
现在让我们详细了解电磁炮的基本原理。
第一步：电源系统电磁炮的电源系统是整个装置的关键部分之一。
在电磁炮中，需要提供高能电流以供电磁加速器使用。
常用的电源系统包括电容器充放电系统和电感器充放电系统。
电容器充放电系统包括一个或多个电容器，它们能够存储电荷。
当电磁炮准备发射时，电容器会通过充电电路被快速充电。
当发射按钮按下时，电容器会通过放电电路迅速释放储存的电荷，形成高能电流。
电感器充放电系统则利用电感器的特性来存储电荷。
电感器是由绕组和磁心组成的，当通电时，绕组会产生磁场。
在储能阶段，绕组通过从电源中吸收电荷来储存能量。
在发射阶段，绕组会释放储存的电荷，形成高能电流。
第二步：电磁加速器电磁加速器是电磁炮的核心部分。
它通过利用电磁感应原理产生强磁场，使得导体中的电子受到磁场的作用力，从而加速运动。
电磁加速器通常由一个或多个线圈组成。
线圈中通过高能电流，产生强磁场。
导体被放置在这一磁场中，并通过线圈的极性变化使得磁场发生变化。
根据电磁感应原理，当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势，并且由于磁场的变化，电动势的方向会随之改变。
这样，导体中的电子就会受到感应电动势的作用，加速运动。
通常情况下，导体是一个金属轨道或导线。
通过加速器，高能电流会使得导体中的电子产生大量动能，从而加速飞行。
第三步：发射系统当电磁飞体被加速到足够速度后，它需要通过发射系统被推出炮管。
电磁炮的基本原理 -回复
电磁炮的基本原理-回复电磁炮的基本原理是什么？电磁炮（electromagnetic railgun）是一种基于电磁加速技术的射弹系统，它利用电磁场将射弹加速到极高的速度，并通过这种方式实现长程打击目标的能力。
它的基本原理是利用磁力驱动载荷（射弹），将电能转换为动能，从而实现高速推进。
电磁炮的实现原理可以分为三个部分：电磁场的产生、载荷的驱动和射程的确定。
下面我们一步一步来分析电磁炮的基本原理：1. 电磁场的产生电磁场是电磁炮实现加速的基础。
电磁场是一种由电场和磁场组成的物理场，它能够将电能、化学能等能量形式转化为机械能、热能等其他形式的能量。
电磁炮中的电磁场是由电源、导体和永磁体产生的。
电源：电磁场的产生需要一定的电能，因此电磁炮的电源是其加速驱动的基础。
目前电磁炮的电源主要有化学电池、超级电容器和爆炸磁体发生器等。
导体：导体是电磁炮中电能转换为机械能的关键。
在电磁炮中，导体通常采用铜或铝等良导电材料制成的环状导轨，它们与电源相连形成电路，一般采用并联式电路，以确保电能充足。
导体在电力作用下会发出磁场，因此要选择一定的导体形状和数量，以实现最佳的磁场分布。
永磁体：永磁体是电磁炮中的基本元素之一。
永磁体通过产生磁场，确保载荷（射弹）在导轨上稳定行驶，降低其摩擦力和空气阻力，并影响导轨上的磁场分布。
2. 载荷的驱动载荷（射弹）是电磁炮的重要组成部分，其质量、形态、惯性等特性对电磁炮的性能起决定作用。
载荷的驱动包括转换电能为动能的过程和将载荷在导轨上稳定加速的过程。
转换电能为动能的过程：当电源向导轨导入电流时，导轨成为载荷的加速器。
电流在导轨内运动时，产生的磁场把载荷推开并加速。
因为轨道中电流和载荷的性质不同，载荷在这个磁场中会经历一个向前的作用力。
将载荷在导轨上稳定加速的过程：当载荷进入导轨内时，它将在导轨中受到电流感应的磁场的推动。
导轨中的电磁场是一个频率很高的交流电场，因此在一个周期内，磁场方向是不断变化的。
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。
电磁炮的结构和原理
电磁炮的结构和原理电磁炮（现代军用武器）电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。
与传统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产生的安培力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程一、组成结构电磁炮利用电磁力（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。
能源通常采用可蓄存10～100兆焦耳能量的装置。
当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。
二、基本原理线圈炮是电磁炮家族的重要一支，早期被称为“同轴发射器”、“质量驱动器”等。
与电磁导轨跑相比较，在一个时期内它没有受到应有的重视，主要是因为它的技术较为复杂，近几年来，伴随着脉冲功率技术的发展，入门认识到导轨炮的的电感梯度与炮的规模无关，而在大比例尺寸的线圈炮中，电感梯度有重大改进，近年来科研部门对线圈炮的兴趣又开始浓厚起来，现在线圈炮已于轨道炮并行不悖地发展着。
一种线圈炮的构型二、线圈炮的线圈排列、互感就一般情况而言，最简单的线圈炮是由两种线圈构成，一种是固定的起驱动作用的炮管线圈，另一种是被驱动的电枢，称为弹丸线圈，其内装有弹丸或其他发射体。
驱动线圈与弹丸线圈的相对位置排列有两种形式，一种是轴线平行地排列，如图a，弹丸在驱动线圈上面平行运动，第二种是同轴排列形式，如图b，弹丸线圈在驱动线圈内运动。
图B两种线圈结构可以是环形或矩形，当驱动线圈与弹丸线圈都带有电流时，由经典电磁理论克制，两线圈电流的磁场与两电流相互作用，两线圈彼此施受电磁力，由于驱动线圈固定，澤弹丸在电磁力的作用下开始运动，当两线圈处于适当位置时，磁场与电流作用，形成安培力驱动弹丸。
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发射物体的武器，它的工作原理主要依靠电磁感应和洛伦兹力。
在电磁炮中，通过电流在导线中产生的磁场和磁场中的导线中产生的电流相互作用，使得物体获得高速运动，从而实现发射的效果。
首先，电磁炮的核心部件是电磁线圈。
电磁线圈是由导线绕成的螺旋形线圈，通电后会产生磁场。
当电流通过导线时，产生的磁场会使得导线周围的空间内出现磁感应线，这就是电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，当导线中的电流发生变化时，就会产生感应电动势，从而产生感应电流。
这就是电磁感应的基本原理。
其次，洛伦兹力是电磁炮发射物体的关键。
当导体中的电流受到磁场的作用时，就会受到洛伦兹力的作用。
根据洛伦兹力的方向规律，当导体中的电流与外加磁场的方向垂直时，就会受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力。
利用这个原理，可以实现对物体的加速和发射。
在电磁炮中，通过控制电流的大小和方向，可以控制磁场的强度和方向，从而控制洛伦兹力的大小和方向。
当电流通过电磁线圈时，产生的磁场会对待发射物体施加一个向前的力，从而使得物体获得加速并最终被发射出去。
总的来说，电磁炮的工作原理是利用电磁感应和洛伦兹力的相互作用，通过控制电流和磁场，实现对物体的加速和发射。
这种原理不仅在军事领域有着重要的应用，还在科研和工业生产中发挥着重要作用。
随着科技的不断发展，电磁炮的工作原理也在不断得到改进和完善，为人类创造出更多的可能性和机遇。
在实际应用中，电磁炮需要考虑的因素很多，包括电流的控制、磁场的调节、发射物体的设计等等。
只有对这些因素进行合理的调整和优化，才能够实现电磁炮的高效工作。
因此，对电磁炮的工作原理有着深入的理解，对于提高电磁炮的性能和实现更多的应用具有重要意义。
综上所述，电磁炮的工作原理是基于电磁感应和洛伦兹力的相互作用，通过控制电流和磁场，实现对物体的加速和发射。
这种原理在军事、科研和工业生产中有着重要的应用，对于人类社会的发展具有重要意义。
电磁炮
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。
2010年12月，美国海军宣布成功试射电磁炮，这种电磁炮的炮弹速度达5倍音速，射程远达110海里(200公里)。
电磁炮 - 介绍电磁炮利用电磁力(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。
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。
电磁炮 - 原理基本原理电磁炮原理示意图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。
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。
电磁炮的原理和应用
电磁炮的原理和应用1. 引言电磁炮作为一种威力强大、射程远、击打精确的武器装备，在军事和民用领域都有着广泛的应用。
本文将介绍电磁炮的原理和应用。
2. 电磁炮的原理电磁炮是一种利用电磁力发射物体的武器系统。
其原理可以分为两个关键步骤：2.1 蓄能过程电磁炮通过将电能转化为磁能进行蓄能。
这一步骤通常包括以下几个关键部分：•电源系统：为电磁炮提供足够的电能。
根据不同的应用场景，电源系统可以是电池、蓄电池组、超导磁体或超级电容器等。
•充电系统：将电能转化为磁能进行蓄能。
通常采用电容器或电感器等装置将电能存储起来。
•电磁场产生系统：通过通电线圈产生磁场，将电能储存在磁场中。
2.2 发射过程当需要发射时，电磁炮将蓄存的磁能转化为动能以发射物体。
发射过程通常包括以下几个关键部分：•电磁场释放系统：控制磁场的释放，使其以恰当的方式作用于发射物体上。
•导向系统：确保发射物体按预定轨道进行运动。
导向系统通常包括导向轨道、导向电磁炮和气动阻力减少器等装置。
•发射物体：可以是金属物体、炮弹、导弹等。
3. 电磁炮的应用电磁炮作为一种先进的武器装备，具有以下几个应用领域：3.1 军事应用电磁炮在军事领域具有广泛的应用前景。
其主要优势在于射程远、精确度高、杀伤力强等特点。
常见的军事应用包括：•舰船武器：电磁炮可以作为舰船主炮，用于远程打击敌方舰船或陆地目标。
•导弹防御系统：电磁炮可以用于拦截和摧毁敌方导弹。
•防空武器：电磁炮可以用于拦截和消灭敌方航空器。
3.2 空间应用在航天领域，电磁炮也有着重要的应用价值。
由于航天器需要具备高速度和高精确度，电磁炮可以用来进行空间推进和轨道调整。
3.3 工业应用除军事和航天领域外，电磁炮在工业领域也有一定的应用。
例如：•加速器：电磁炮可以用来加速物体，如加速粒子进行高能物理实验。
•金属成型：电磁炮可以利用电磁力对金属进行塑性变形或快速成型。
4. 结论电磁炮作为一种高效、高精确度武器装备，具有广泛的应用前景。
电磁炮简介课件
虽然其他未来武器具有不同的特点和优势，但是电磁炮在技术上更成熟，生产成本更低，维护更简便，使用更安全。这些优点使得电磁炮成为一种更具现实性和实用性的武器。
06
CHAPTER
电磁炮的实验与演示案例
VS
选择一个室内实验场地，确保场地安全且无易燃物品，保持通风良好，避免噪音干扰。
实验设备
包括电磁炮、靶子、测量仪器（如激光测距仪、速度计）、电源和必要的连接线等。
电磁炮已经在一些领域找到了实际应用，例如军事防御、航空航天等。
实际应用
现代研究进展
当前面临的挑战
尽管电磁炮具有很高的潜力，但目前仍存在一些技术挑战，如高能耗、精确控制等。
未来发展趋势
随着新材料、新技术的不断涌现，电磁炮的研究和应用将不断深入和发展。同时，随着环保意识的提高，绿色、可持续的能源也将成为电磁炮发展的重要趋势。
结果展示
通过图表和表格展示实验数据，如速度-时间曲线、射程与电流关系图等。
结论总结
根据实验结果，总结电磁炮的性能特点，比较其与传统火炮的性能差异，并探讨其应用前景和发展方向。
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电磁炮简介课件
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目录
电磁炮概述电磁炮的基本结构电磁炮的应用场景电磁炮的发展历程与现状电磁炮与其他武器的比较电磁炮的实验与演示案例
01
CHAPTER
电磁炮概述
01
02
它利用强大的电磁场产生加速度，将炮弹加速到极高速度，实现远距离投射。
电磁炮是一种使用电磁力发射炮弹的武器系统。
电磁炮工作原理主要基于法拉第电磁感应定律。
05
CHAPTER
电磁炮与其他武器的比较
后坐力小、射程更远、威力更大、精度更高、反应速度更快。
电磁炮的原理与技术发展修订稿
电磁炮的原理与技术发展修订稿电磁炮是一种利用电磁力发射高速物体的武器系统。
其原理是利用电磁场对物体施加一个强大的加速力，将物体加速到极高的速度，进而用于攻击目标。
电磁炮一般由两个主要部分组成：电源系统和发射系统。
电源系统负责提供强大的电流以产生强磁场，而发射系统则利用这个产生的磁场对物体进行加速。
在电源系统中，通常采用高功率电源来提供所需的电流。
这些电源可以是化学电池、超级电容器或磁储能系统。
它们能够提供极高的电流，以产生足够强的磁场。
发射系统由两个重要组件组成：线圈和轨道。
线圈是由电流通过时产生磁场的导线环组成。
当电流通过时，会形成一个强磁场，而这个磁场将对轨道上的物体施加力。
轨道通常由导电材料制成，可以承受高电流和电流的作用。
当线圈中通以电流时，其产生的磁场将与轨道上的物体相互作用，从而施加一个强大的加速力。
物体将在短时间内加速，达到高速度。
当物体离开轨道时，它将保持其高速度并继续飞行向目标。
电磁炮的发展经历了多个阶段。
最早的发展始于十九世纪，在研究电磁力的过程中，科学家们发现了电磁力对物体的加速作用。
根据这一原理，最初的电磁炮使用电能存储装置，如电容器和电池，通过放电来产生强电流，从而加速物体。
随着科学技术的不断发展，电力设备和电子元件的进步，电磁炮的性能和效率得到了大幅提升。
现代电磁炮利用超级电容器和高能电池等高功率电源，能够产生极高的电流，并将物体加速到极高的速度。
此外，为了减小电流对炮身的破坏，还采用了复合材料和先进的制造技术。
电磁炮的发展还面临了一些挑战。
其中之一是能量存储问题。
如何提供足够的能量以及如何在短时间内释放这么大的能量，一直是电磁炮技术发展的瓶颈。
此外，还有炮身的耐久性和制造成本等问题亟待解决。
总之，电磁炮是一种利用电磁场对物体进行加速的武器系统，其原理是基于安培定律和洛伦兹力。
随着电力设备和电子元件的进步，电磁炮的性能和效率不断提高。
然而，仍需要解决能量存储和炮身耐久性等问题，以推动电磁炮技术的进一步发展。
新概念动能武器----电磁炮
如果将驱动线圈和弹载线圈等效为两个电磁铁,那么两个 线圈磁场的相互作用如下图所示
当弹载线圈和弹丸位于驱动线圈左侧时, 两者相吸, 弹丸 受到向右的吸引力而向右运动, 在弹丸通过驱动线圈中心 横截面以前, 两个线圈之间的磁耦合增强, 互感增加, 弹 丸所受到的向右的力随之增加, 弹丸将作变加速运动, 速 度迅速增加; 当弹丸通过驱动线圈中心横截面以后, 由于 两个线圈之间的磁耦合降低, 互感的减少, 弹丸受力的方 向改变, 弹丸受到向左的吸力作用而减速。
美海军工程师在弗吉尼亚州的达尔格伦海军水面作战研究中 心，成功试射首门由军工企业制造的电磁轨道炮原型
电磁轨道炮，上图为炮弹出膛的瞬间
1 电磁炮原理与分类
电磁炮是一种利用电磁力推动弹丸运动的新概念 火炮, 由于它能将弹丸加速到极高的速度, 因此 被称为动能杀伤武器。
法拉第电磁感应定律是电磁炮的理论基础, 根据 结构的不同, 电磁炮可分为轨道炮、线圈炮和重 接炮。
由此可见, 为了使弹丸始终受到加速力的作用, 应当在弹 丸过驱动线圈中心横截面的瞬间切断驱动线圈的电源, 弹 丸以惯性继续运动,在到达第二个驱动线圈左端面时, 第 二个驱动电源以同样的方式进行馈电, 弹丸将被第二次加 速, 依次类推,弹丸在整个内弹道循环期间依次受到各驱 动线圈的加速力的作用, 直至飞出炮口, 获得极高的初速。
3. 2 材料技术 电磁炮工作时, 发射装置将承受大电流和强载荷
的冲击, 对轨道材料、绝缘材料、电枢材料和弹 丸弹体材料均有极高的要求。问题的解决寄希望 于新材料的研究, 超导技术将在电磁炮的研究与 应用中发挥重要作用。
电磁炮的原理及其应用
电磁炮的原理及其应用1. 电磁炮的定义和概述电磁炮是一种利用电磁场力推动物体进行加速的装置，其基本原理是通过利用电磁感应和洛伦兹力产生的冲击力，将物体高速推出。
电磁炮广泛应用于军事、科研和工业等领域，具有高速、高精度和高能量的特点。
2. 电磁炮的工作原理电磁炮可以分为线性电磁炮和环形电磁炮两种类型，其工作原理略有不同。
2.1 线性电磁炮的工作原理线性电磁炮由电源系统、电磁铁组和导体组成。
其工作过程如下： 1. 电源系统提供电能，将大电流通过电磁铁。
2. 电磁铁在通电过程中产生强磁场。
3. 导体(metal slug)置于电磁铁处，受到磁场的力作用向前推进。
4. 导体在高速运动过程中通过线圈电感感应出电流，产生反向的磁场。
5. 反向的磁场与电磁铁的磁势相互作用，制动导体的运动。
6. 导体停止后，进一步提供电流使得导体以相同速度返回，以保持连续运转。
2.2 环形电磁炮的工作原理环形电磁炮是通过放置在导轨上的导电物体在闭合环形的磁场中进行加速。
其工作过程如下： 1. 在环形导轨上布置一系列电磁铁。
2. 电磁铁依次通电，形成一个闭合的磁场。
3. 导电物体被放置在导轨上，通过电磁感应感应出电流。
4. 电流与导轨产生的磁场相互作用，导体受到推动力而加速运动。
5. 导体经过加速环后，进一步提供电流使得导体以相同速度继续进行闭合运转。
3. 电磁炮的应用3.1 轨道加速器电磁炮在轨道加速器中有广泛的应用。
通过调节电磁炮的电流、磁场和导体的质量等参数，可以实现不同速度的加速效果。
轨道加速器可以用于推动载人航天器、卫星和探测器等进入轨道，加强太空探索的能力。
3.2 军事应用电磁炮在军事领域有着重要的应用。
其高速、高精度和高能量的特点使其成为现代军事武器的重要组成部分。
电磁炮可以用于加速炮弹、导弹和弹药等武器系统，提高射击的精确度和威力。
3.3 工业应用电磁炮在工业领域也有着广泛的应用。
它可以用于加速金属和其他材料的生产过程，提高生产效率和质量。
电磁炮的基本原理
电磁炮的基本原理
电磁炮的基本原理是利用电磁力来加速物体，使其获得高速运动。
其主要组成部分包括电源、电容器、线圈和炮弹。
1. 电源：为电磁炮提供电能的装置，一般采用高电压直流电源。
2. 电容器：存储电能的装置，一般采用大容量的电容器。
在电磁炮工作中，电容器会被充电。
3. 线圈：由导线组成的线圈，通过电流产生磁场。
线圈可以分为两部分：推进线圈和加速线圈。
- 推进线圈：通电后产生的磁场与炮弹相互作用，产生反方向
的推进力，推动炮弹前进。
- 加速线圈：位于炮弹前方的线圈，在炮弹经过时，通电产生
的磁场与炮弹相互作用，增加炮弹的速度。
4. 炮弹：被加速的物体，一般为金属炮弹。
当电磁炮工作时，炮弹被放置在线圈中，利用磁场的力量被加速。
工作原理如下：
1. 充电：电容器通过电源充电，获得高压电能。
2. 排放：电容器的电能被释放，通过推进线圈产生磁场。
3. 推进力：炮弹被放置在推进线圈中，与产生的磁场相互作用，
产生反方向的推进力，推动炮弹前进。
4. 加速：在炮弹经过推进线圈后，继续进入加速线圈。
加速线圈通电产生磁场，与炮弹相互作用，增加炮弹的速度。
5. 射击：当炮弹达到所需的速度后，会离开加速线圈，射出电磁炮。
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。
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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。