电磁轨道炮反后坐装置研究
电磁轨道炮反后坐装置研究
马新科，邱群先，何 行，高 博，耿 昊，岳海波
(中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南 郑州 450015)
摘要: 随着电磁轨道炮发射能级越来越大，发射装置后坐力也越来越大，为改善炮架受力，使用反后坐装置成为必要。本文以某电磁轨道炮为研究对象，建立了发射系统简化实体模型和动力学模型，在相同发射工况下，分别对采用3种不同类型反后坐装置的发射系统在0°和45°射角状态下的后坐复进运动规律进行仿真计算，得出在宽射角范围条件下，采用两复进机和两驻退机均匀对称布置方式的反后坐装置，反后坐综合效能更优的结论。本研究对大能量、宽射角电磁轨道炮的发射系统总体设计具有一定的参考价值。
关键词：电磁轨道炮；射角；反后坐装置；后坐复进规律
中图分类号：TJ02 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2019)03 – 0137 – 05 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.03.027
Research on recoil mechanism of electromagnetic rail gun
MA Xin-ke, QIU Qun-xian, HE Hang, GAO Bo, GENG Hao, YUE Hai-bo
(The 713 Research Institute of CSIC, Zhengzhou 450015, China)
Abstract: With the increasing energy level of the electromagnetic rail gun, the recoil of the launcher is getting bigger and bigger. In order to improve the force of the carriage, it is necessary to use the recoil device. In this paper, an electromag-netic rail gun was taken as the research object, and the simplified model and dynamic model of launch system were estab-lished. Under the same launching conditions, the recoil law of the launching system with three different types of recoil mech-anism at 0°and 45°elevating angle , was simulated respectively. It is concluded that under the condition of wide angle of fire, the comprehensive efficiency of the recoil mechanism with two reentry machine and two recoil machine in symmetrical ar-rangement is better than two others. This study has a certain reference value for the overall design of the launch system of the electromagnetic rail gun with large energy and wide angle of fire.
Key words: electromagnetic rail gun；angle of fire；recoil mechanism；recoil law
0 引 言
电磁轨道炮是一种靠电磁力将弹丸加速到超高速度的新概念武器，由于在军事领域具有广阔的应用前景，目前已有多个国家对这一电能武器开展研究[1]。由牛顿第三定律，电磁轨道炮推动弹丸向前运动时，炮身会受到一个反方向的后坐力[2 – 3]。美国ISL研究中心和TEXAS研究中心在试验中也验证了电磁轨道炮存在后坐力[4 – 5]。从美国公开的其位于达尔格伦海军水面作战武器中心进行的32 MJ电磁轨道炮发射试验视频资料中可以看出，在发射过程中，装置存在明显的后坐运动，同样验证了后坐力的存在。
随着研究的进展，电磁轨道炮的发射能级将不断提高，炮口动能越来越大，发射装置的后坐力也将越来越大。如果身管与炮架刚性连接，则将对炮架形成很大的冲击，为保证结构稳定，炮架需要设计的很大[6]，这将不利于后续工程化应用。因此，为改善炮架受力，缩小架体结构尺寸，需在身管与炮架间设置起缓冲作用的反后坐装置，使二者间成为弹性连接方式。目前，常规火炮使用的反后坐装置已较为成熟，发展过程中形成了多种结构类型和布局方式的反后坐装置，如某57G火炮采用的是与身管同心的弹簧式复进机和带针式复进节制器的节制杆式制退机，某85J火炮采用的是液体气压式复进机和带沟槽式复进节制器的节制杆式制退机，上述2种火炮的复进机和制退机
第41 卷 第 3 期舰 船 科 学 技 术Vol. 41, No. 3 2019 年 3 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Mar. , 2019
收稿日期: 2018 – 07 – 27
作者简介: 马新科(1986 – )，男，工程师，主要从事电磁发射技术研究。
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）。 它的基本原理十分简单，就是左手定则和安培定则。 （1）左手定则 左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。 这个就很好理解了吧！ 好了，现在我们有了一个超级电源和能受得了超大电流的导轨。还有了能导电的炮弹。可磁场从哪里来呢要知道普通磁体产生的磁场可是不够的，能产生几个特斯拉强磁场的磁体都是巨无霸级别的，几吨重没压力。没关系，我们的安培定则出场了。 1、假设用右手握住通电，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的 磁场方向。 2、假设用右手握住，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。
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
精心整理 实验名称：电磁炮 【实验目的】 探究电磁炮的基本原理 【实验器材】 1.2.3. 根据通电线圈磁场的相互作用原理，加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生交变磁场就会在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相互作用，使弹丸加速运动并发射出去。 发射时，电流由一条导轨流经电枢，再由另一条导轨流回，而构成闭合回路。
强大的电流流经两平行导轨时，在两导轨间产生强大的磁场，这个磁场与流经电枢的电流相互作用，产生强大的电磁力，该力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿导轨加速运动，从而获得高速度。根据毕奥--萨伐尔定律和安培定律可推得，电枢受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比，即F=KL2由此可见，要想获得弹丸的高速度，必须供给轨道强大的电流。通常该电流的数值在兆安级。而电流的脉冲宽 1. 2. 1. )在通电后能获得一个电场力F,再除去自身重量m,就能获得一个加速度a，炮弹在弹膛(准确来说是电磁系统)里会有一段加速距离，初速度v=at。而加速度a和电流I，场强B，还有导体长度(炮弹长度)L有关。 2.如何提高电磁炮的初速度？ 增大场强B，电流I，导体长度（炮弹长度）L。减小炮弹的质量。
3.在炮弹的初速度一定的条件下，如何改变炮弹的射程？ 可以通过改变电磁炮和水平方向的夹角大小来改变炮弹的射程，但夹角并不是越大越好。 【实验总结】 4千 总之，电磁炮已经100多岁了，但至今还未长成。就美国的研究成果而言,电磁轨道炮系统将以7马赫的速度发射电磁炮弹，射程达370千米.可以预见随技术的进步,射程还将延长.在弹药的选择上,电磁炮具有与普通舰炮相比更宽广的选择面,能利用电磁能或电热能发射各种弹丸.更能用来打击飞机、卫星和导弹等各种目标,完成更多的任务.具有初速高、加速快、飞行时间短、火力猛、抗电子干扰能力强和毁伤效果好等特点。
电磁炮的原理与技术发展(1)
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。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。 二、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 ? 34?19卷1期(总109期)
电磁炮的前世今生与未来
电磁炮的前世今生与未来 2011年01月24日 16:58 来源：解放军报作者：任旭侯亚铭 字号:T|T 0条评论打印转发 32兆焦电磁轨道炮炮弹出炮口瞬间 【新闻提示】去年底，美海军再次成功进行了电磁轨道炮（下文简称电磁炮）试验，标志着其发展电磁炮“三步走”计划已实现了第二步目标。它还传递了一个信息：在不久的将来，电磁发射技术将再次改写人类的兵器史、战争史。或许，传统火炮将走向终结。以电能为动力的电磁炮必将让“战争之王”焕然一新。 ●冷兵器时代，利用原始机械抛射物体，速度只有每秒几十米； ●热兵器时代，利用化学能的火炮可以使弹丸初速达到1.8千米/秒； ●目前，利用电能的电磁炮可将弹丸加速到2.5千米/秒，这还远非极限。 且看海军装备研究院高级工程师张世英为您讲述—— 了不起：速度超过5倍音速，射程达200公里 去年12月中旬，美国海军成功试射了电磁炮。法新社报道，其速度超过5倍音速，射程达200公里。而最抢眼之处是，其炮口动能创造了一个新高，达到33兆焦耳。
一兆焦耳的能量相当于一辆一吨左右重的车以160公里的时速撞向一堵墙。 这一幕似曾相识。电影《变形金刚2》中有个情节，美军最后动用了一件神秘兵器，从战舰上发射了超高速炮弹，对金字塔顶的“大力神”予以毁灭性打击。该武器就是新概念动能武器——电磁炮。 这种新型武器的动力来自电流，其作战原理是让“非爆炸性子弹”沿着弹道超音速冲向敌方目标。据美联社报道，装备新型电磁炮可以让美军舰队在更安全的海域射击敌方目标，且具有极大的破坏力。 外行看热闹，内行看门道。这次试射，足以令已有600多岁高龄的传统火炮“坐卧不安”。 多年来，传统火炮一直在改进之中，但已没有多少潜力可挖掘，特别是两项重要指标——炮弹初速和炮口动能已近极限。 由于它使用固体火药，受火药燃气的膨胀速度限制，其炮弹初速度在理论上很难超过2千米/秒。而随着新技术的发展，电磁炮轻而易举地将这一纪录改写：目前试验性电磁炮已可将弹丸加速到10.10千米/秒——这还远非电磁炮的真正实力。 其实，美国国防科学委员会早在25年前就“警告”传统火炮：未来的高性能武器，必然以电能为基础。 电磁轨道炮结构原理示意图 这个说法当然有原因。与传统火炮相比，电磁炮优势明显： 炮弹速度非常高。可以把弹丸加速到几十千米每秒的超高速，而且射程可与导弹相媲美。这样就大大缩短了炮弹飞行时间，提高了对运动目标的命中精度和摧毁能力。
设施设备维护管理方案清单维护保养记录
乌海市荣泰民爆器材专营有限公司 设施设备维护保养方案 为确保公司库库区各类安全防护设施设备正常运行，处于良好的状态，保障人身及财产安全，特制定设备设施维护、保养方案如下： 一、设备设施分类 根据各类设备设施的功能、用途等因素对其实行分类管理。 1.监视系统设备，包括视频监视系统、报警系统和巡更系统； 2.消防设施，包括消防水池、消防水泵，灭火器； 3.防雷防静电设施，包括避雷塔、静电释放球； 4.防护土堤。 二、设备的运行管理 1.对各类设备的日常运行，都由库区警卫人员进行管理。 2.警卫人员必须熟悉所管理的设施设备的性能、特点和操作规程。 3.警卫人员按岗位职责及运行操作规程，对各类设备进行操作和检查，认真作好运行记录。 4.公司安检部根据运行管理有关制度，每月监督检查警卫人员岗位职责的履行情况，检查设备运行状态，注意设备运行安全性、合理性、经济性，检查运行、维护保养记录，检查后在有关记录上签字，发现问题及时纠正，对发现的设备问题应详细填表报告并及时进行整改，公司安委会监督整改情况。
三、设备设施的维护保养 1.警卫人员负责库区设备设施的日常维护保养，设施设备的大型维护和检测检修由公司安检部负责组织实施。 2.设备设施保养分日常维修保养和定期维护保养及年检维护保养三种。 （1）日常维护保养主要是设备运行操作、巡视检查和清洁方面的工作，由当班警卫人员负责。 设施设备的巡视检查每天一次，清洁工作随时进行，要保证设施设备的清洁和正常运行。 （2）定期维护保养主要是性能状态检查和计划性能修理的内容，主要是对备用发电机、燃油消防水泵和灭火器的检查。备用发电机和燃油消防水泵每周由当班警卫人员检查发动一次；消防箱内水枪、水带、水带接口等附件及消防水池储水位每周检查一次；灭火器每月检查一次。遇有解决不了的问题外聘专业公司进行维护。 （3）设施设备的检测及年检主要是对设备进行全面的调整，由相关部门及单位进行。 （4）维护保养工作的项目由各类设施设备具体规定，主要根据规程并结合设备具体技术状况来确定。 四、设施设备维修 设施设备的维修分计划维修和故障维修两类： 1.计划维修是在设备设施没有发生问题之前，对其劣化和缺陷部件进行预先维护和修理。
反后坐装置
反后坐装置：在炮身与炮架之间安装的，用来耗散和储存火炮射击时的后座能量并使炮身复位的结构部件。作用：1减小火炮架体在射击时的受力（①减小炮架质量，提高火炮机动性，②稳定性提高，有利于提高射击精度，③火炮质量不变的情况下，可使火炮口径增大或跑口动能增加，提高火炮威力）2把射击时的全炮后坐运动变为可控的炮身后坐运动（①火炮重复射击时的操作简化，有利于提高射速，②炮身后坐运动为自动装填提供动力，③控制炮身的后坐运动可获得要求的后坐参数或结构参数） 后坐微分方程m h d2x/dt2=F pt-F R其中F R=FΦh+F f+F+F T-m h g sinφ 火药燃气作用过程分为：1启动期(特点:1膛压低2后坐运动距离短3后坐速度低），2弹丸在堂内运动时期（炮膛合力计算：F pt=F t-F zm-F dx)，3火药气体后效时期（炮膛合力计算F pt=F g*e?（-t/b),有炮口制退器F pt=χF g e?(-t/b) ) 火炮的稳定性：是指火炮射击时不跳离地面的特性。 火炮的静止性：是指火炮在射击时沿水平方向不移动的特性， 后坐静止条件F Rmax≤[F T] (驻锄所能提供的最大水平反力） 后坐稳定条件F NA=(m z g L xφ-F pt L e-F R h)/L D≥0 后坐稳定力矩：m z g L xφ；翻转力矩：FptLe+FRh 后坐稳定极限角φj：射角φ减小到一定程度时，火炮处于稳定与不稳定之间的临界状态，此时的状态称为后坐稳定极限状态，此时的射角为φj 提高火炮射击稳定性途径：1减小动力偶距F pt L e,2减小后坐阻力F R (增大后座长度lλ, 增大后坐部分质量m h，采用双重后坐系统，采用炮口制退器，采用前冲后坐系统，采用膨胀波火炮发射技术）3减小力臂h 从动量表达式看:反后做装置是一个缓冲器，它将一个幅值很大，作用时间短变化剧烈的 炮膛合力F pt转化为一个幅值较小，作用时间长变化较平缓的后坐阻力F R，传递到炮架上从动能表达式看：反后坐装置是一个能量变换器，将幅值很大，变化剧烈的炮膛合力Fpt 在短距离上做的功转化为一个幅值较小，变化较平缓的后坐阻力FR在较长距离上做的功火药气体作用系数β的物理意义：火药气体平均速度与弹丸初速之比。Β=Vpj/V0, 炮口制退器的特征量：1、炮口制退器效率ηT：它是能量特征量，定义为：炮口制退器使后坐部分自由后坐动能减少量与原动能的百分比。2炮口制退器冲量特征量X：它是有炮口制退器时后效期炮膛合力的全冲量TtT 与无炮口制退器时后效期炮膛合力全冲量It的比值。制退机设计过程①根据给定的设计条件和内弹道数据，按火药气体不同作用时期计算F pt-t 曲线或表格函数②根据火炮总体设计要求拟定或选取后坐阻力制动图，确定FR-t,FR-x的规律③在初始条件t=0,x=0,v=0下求解后坐运动方程m h d2x/dt2=F pt-F R,得到v-t,x-t,v-x曲线④进行复进机设计，给出复进机力Ff的变化规律，并计算F+F T-m h gsinφ,从而得到 Fφh=F R-F f-(F+F T-m h g sinφ)⑤确定制退机的结构形式和主要结构参数⑥进行制退机流 液孔设计由制退机力的公式Fφh=f(a x)v2求制退机流液孔面积的变化规律a x-x⑦进行制退机的其他结构参数计算⑧根据火炮的工作要求和实验数据，进行不同设计条件下的反后坐问题计算，确定制退机的结构方案和结构参数 节制杆外形初调整的必要性①对火炮实际设计条件的适应性差。若以高温，强装药和φ= Φmax的条件射击，后坐长将比正常情况增10％左右，如仍用理论外形的节制杆，必将出现后坐接近终了时v＞0，而a x=0的情形导致制退机内的压力P1将急剧升高，这种现象称为液力闭锁，另外，由于零件轴向加工误差的存在节制杆和节制环的相对位置在装配后可能出现一定的位置偏差，因此对节制杆进行调整是必要的②理论外形加工工艺性差。 一般情况，复进时反后坐装置液压阻力Fφf由三部分组成：1制退机提供的液压阻力2复进节制器提供的液压阻力3复进节制活瓣提供的液压阻力Fφfv 复进静阻力F jf=F+F T+m h g sinφ复进机力F f减去静阻力F jf称为复进剩余力F sh
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。 自动化2班0905010213 夏博洋
火炮反后坐装置设计-武器发射工程教学大纲
《火炮反后坐装置设计》课程教学大纲 课程代码：110442004 课程英文名称: The design for recoil mechanism 课程总学时：40 讲课：38 实验:2 上机：0 适用专业：武器发射工程 大纲编写（修订时间）：2017年5月 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 火炮反后坐装置是武器发射工程本科的专业选修课，火炮是人类武器发展历史上出现最早的热兵器，今天在各种高新技术装备中仍然是个军兵种的主要火力手段，火炮设计者坚持不懈地为提高它的威力、机动性、反应能力、生存能力、可靠性而努力。反后坐装置就是人们为解决火炮威力和机动性的矛盾而发展衍生出来的。因此，火炮反后坐装置的设计在武器系统与发射工程专业的学习中具有非常重要的意义。 通过本课程的学习使学生掌握火炮反后坐装置的基本构成、基本原理、各机构的受力分析和运动过程，从而指导其进行反后坐装置的结构设计，为今后其它火炮专业课程的学习和从事该专业的工作打下良好基础。 (二）知识、能力及技能方面的基本要求 在知识上，要求学生掌握火炮反后坐装置的基本结构、工作原理以及设计过程中的要点问题。在能力上，要求学生掌握其任务、环境、功能、结构和性能指标，机构各部件在各种后坐受力环境下的运动原理，各动力学参量的分析和计算。技能上要求学生能根据实际情况，独立完成反后坐装置的设计及初步验算。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路进行讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2．教学手段：多媒体教学，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 高等数学、理论力学、材料力学、有限元及其应用、火炮概论，枪炮内弹道等。 （五）对习题课、实践环节的要求 1．习题主要在于巩固所学的基本理论，培养学生运用理论解决实际问题的能力，因此课外习题不应少于15道题。 2．安排大作业，并作为平时成绩的一部分。 （六）课程考核方式 1．考核方式：考试 2．考试目标：考核学生对火炮反后坐装置工作原理理解能力。机构各部件在各种受力环境下的运动原理，各动力学参量的分析和计算。 3．成绩构成：最终理论考试、平时考核（包括中期考试、作业、小测验、提问以及出勤等）、上机环节考核成绩的总和。其中期末笔试成绩占80%，平时考核占20%。 (七）参考书目 《火炮与自动武器动力学》，姚养无编著，兵器工业出版社，2000 《火炮反后坐装置设计》，高树滋等编，兵器工业出版社，1995
电磁炮及其相关材料技术--实验报告
电磁炮及其相关材料技术 物理学理论的不断发展与完善，促进了军事能源的不断变革，促进作战兵器的不断更新。枪、炮是作战的主要武器之一。随着作战空间的不断加大，火药对提高炮弹在炮口的发射速度的能力已很有限，很有必要另辟新径。 1985年，美国国防科学委员会在装甲/ 反装甲技术讨论会上就做出结论:“未来的高性能兵器必然以电能为基础。”电磁炮是利用电磁发射技术制成一种先进的杀伤武器，在未来战争中有着广阔的应用前景。 本次试验以电磁炮为切入点，通过对电磁炮原理和性能的分析讲解，引出电磁炮广阔的应用前景和发展阻碍，并提出解决相关问题的材料学途径，包括实验用的可控硅开关、超级电容器、超导材料、纳米技术等等，“一个实验，多项技术”是在设计整个试验时的思路。 实验目的 1、理解电磁炮的组成结构及工作原理； 2、熟悉增强电磁炮威力的相关技术手段； 3、理解可控硅开关控制电路通断和电容器的原理； 4、了解在实用化道路上电磁炮需要解决的诸多材料学难题及其解决方案； 5、了解电磁炮的优缺点及其在未来战争中的应用。 实验原理 1、电磁炮的简介及分类 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洛伦兹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。 根据加速方式，电磁炮分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮。本次试验重点演示的便是线圈炮。 2、基本原理 （1）线圈炮
图 1 B沿轴线方向的分布 线圈炮的主要部件是螺线管，它是线圈均匀地密绕在炮筒上，螺线管的单位长度的匝数为n，炮筒的内半径为R，螺线管的长度为l。螺线管通入电流i时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的B - x 关系如图1，在螺线管中部磁场均匀，端口附近磁场发散。螺线管端口附近p点B的轴向分量为 （1） 式中μo为真空磁导率，x为p点坐标。 图 2 线圈炮简单电路图 线圈炮的简单电路图如图2所示：220V交流电经过整流器的整流之后变成直流电，K1接通后，电容C开始充电，等到电容充电完成后，断开K1。线圈相当于炮身,在线圈的合适部位装上弹丸，接通K2，在线圈处便会产生一个由脉冲电流产生的强大磁场，如公式（1）所示，磁场会驱动铁制弹丸前进，从而将弹丸发射出去。 （2）轨道炮
电磁炮原理
1.炮筒上绕上线圈，炮筒内装上铁芯。线圈得电后，使铁芯迅速上移，推动弹丸（或者弹壳本身就是导磁材料，则不需另外的铁芯）射出炮筒。 2. 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
电磁炮的结构和原理
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。 图A 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
电磁炮原理
电磁炮原理 This manuscript was revised on November 28, 2020
物理科学学院 论文题目：电磁炮的工作原理应用 姓名：侯福章 班级：微电子一班 完成时间：2012-6-14 电磁炮的工作原理与应用 摘要：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们的关注。自20世纪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。 关键词：电磁场，电磁系统，加速器，洛仑兹力 电磁炮: 什么是电磁炮电磁炮就是利用电磁力(洛仑兹力)沿导轨发射炮弹的武器。它主要由、、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。 『电磁炮』 电磁炮的工作原理： 电磁炮的原理非常简单，19世纪，英国科学家发现，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。这就是着名的。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，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。这一切都是基于洛仑兹力的作用，下面就是关于洛仑兹力的介绍，从阴极发射出来的电子束，在阴极和阳极间的高电压作用下，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以在示波器上显示出电子束运动的径迹．实验表明，在没有外时，电子束是沿直线前进的．如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间，荧光屏上显示的电子束运动的径迹就发生了弯曲．这表明，运动确实受到了磁场的，这个力通常叫做洛 伦兹力，它为荷兰物理学家.洛伦兹首先提出，故得名。 是洛伦兹力的宏观表现，故从安培力大小公式，可以反推得洛伦兹力公式。 安培力F=BIL 电流I=Q/t 代入上式F=BL(Q/t)=QvB(从宏观到微观) 从微观到宏观 F=BIL=BnqsvL=NBqv, 即F（安培力）=Nf (f是洛伦兹力) 电磁炮的特点： (1)电磁推动力大，弹丸速度高。电磁发射的动力约为火炮发射力的10倍,所以用它发射的弹丸速度很高。一般火炮的射击速度约为千米/秒，步枪子弹的射击速度为l千米/秒。而电磁炮可将3克重的弹丸加速到11千米/秒，将300克的弹丸加速到4千米/秒。有的专家甚至预言，将来的速度可达100千米/秒。速度对于天基反导弹系统来说尤为重要。因为栏载器速度越高，不仅拦截的效率高。而且可大大减少的数量。 电磁炮结构 (2)弹丸稳定性好。电磁炮弹丸在炮管中受到的推力是电磁力, 这种力量是非常均匀的，而电磁推力容易控制，所以弹丸稳定性好，这有利于提高命中精度。 （3）隐蔽性好。电磁炮在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，所以作战中比较隐蔽，不易被敌人发现。而且，它采用低级燃料作能源，而不是常规火药。这有利于发射阵地的安全、
1.《电磁炮》教学设计
实践（实验）主题教学设计 课题名称电磁炮 课型实验课实践活动课□ 课时共（1）课时完成 1.教学内容分析 本节《电磁炮》选自《北京市初中开放性科学实践活动项目手册》第15节《磁现象》中的部分内容，授课对象是七年级学生。通过从“原理”到“现实”向学生介绍电磁炮的发展过程，使学生对“电磁之间相互作用”的实际应用有一个初步的了解，让学生明白“学有所用”， 激发他们的学习兴趣。为培养学生的探索与创新能力，结合教材的地位和作用，让学生在课堂上 动手制作线圈炮，使他们在参与中体会科学的乐趣，并了解“科教兴国”对实现“中国梦”的重 要性。 2.学习者分析 学生在学习本节课之前，在知识结构、学习能力和生活经验等方面都有了一定的认知和能 力。 3.学习目标确定 知识与技能 1.通过实验观察和学案自主学习，使学生了解电磁炮的原理及分类，并能简单说出电磁轨道 炮和线圈炮的区别。 2.利用学案自主学习，使学生自己动手制作简易的线圈炮。 过程与方法 通过制作线圈炮，使学生体会自主学习的模式，并感受“分享与交流”的快乐。 情感态度与价值观 通过了解我国电磁炮的发展过程，激发学生的爱国热情，树立科教兴国的中国梦。
4.学习重点难点 重点是：电磁炮的原理及线圈炮的制作； 难点是：线圈炮的原理及制作。 5.学习评价设计 评价量规 Ⅰ.知道线圈炮的组成材料 Ⅱ.成功制作并发射线圈炮 Ⅲ.知道电磁炮的原理及分类 优秀：完成ⅠⅡⅢ 良好：完成ⅠⅡ或ⅠⅢ或ⅡⅢ 及格：Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ 6.学习活动设计 教师活动学生活动 活动一：创设情景 教师活动 1 学生活动 1 播放一小段关于《变形金刚2》的视 观看视频频，然后使学生回答：视频中的人类 回答：电磁炮利用什么武器打败了正在破坏金字塔 的霸天虎呢？
火炮反后坐装置设计
目录 1.自由后坐诸元的计算 1.1膛内时期自由后坐诸元计算 1.2后效期自由后坐诸元计算 1.2.1火药气体作用系数 1.2.2后效期开始时炮膛合力 1.2.3 时间常数和后效期作用时间 1.2.4炮口制退器冲量特征量 1.2.5有炮口制退器自由后坐诸元计算 2.后坐制动图和后坐制动诸元 2.1制定后坐制动图 2.2.求解制退后坐诸元 3.复进机设计 4.制退机设计 4.1制退机的工作长度 4.2活塞工作面积 4.3制退杆外径及制退筒内径 4.4制退杆内腔直径 5.5节制环直径 4.6制退筒外径 4.7流液孔面积 5.节制杆外形调整
1.自由后坐诸元的计算 1.1膛内时期自由后坐诸元计算 0.5d h d m W v m m w w +=++ 0.5d h d m L l m m w w +=++ 膛内运动时期自由后坐诸元 序号 t/ms v/(m/s) l/m W/(m/s) L/m 1 0 0 0 0.000 0.000 2 2.091 77.1 0.055 0.948 0.001 3 2.651 125.8 4 0.111 1.548 0.001 4 3.342 204.08 0.221 2.510 0.003 5 3.8 265.59 0.332 3.267 0.004 6 3.996 291.7 7 0.387 3.589 0.005 7 4.346 337.85 0.49 8 4.156 0.006 8 5.191 442.0 9 0.831 5.438 0.010 9 6.403 463.37 0.925 5.699 0.011 10 6.816 575.75 1.661 7.082 0.020 11 8.17 641.41 2.492 7.889 0.031 12 9.023 670.74 3.045 8.250 0.037 13 9.712 690 3.51 8.487 0.043 1.2后效期自由后坐诸元计算 1. 2.1火药气体作用系数β 弹丸脱离炮口瞬间，当t g =9.712ms ，时由内弹道数据可知： p g =56Mpa ，W g =8.4512m/s , L g =0.043m 。 根据火药气体作用系数经验公式： v B = β
电磁炮相关知识
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
电磁轨道炮反后坐装置研究
电磁轨道炮反后坐装置研究 马新科，邱群先，何 行，高 博，耿 昊，岳海波 (中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南 郑州 450015) 摘要: 随着电磁轨道炮发射能级越来越大，发射装置后坐力也越来越大，为改善炮架受力，使用反后坐装置成为必要。本文以某电磁轨道炮为研究对象，建立了发射系统简化实体模型和动力学模型，在相同发射工况下，分别对采用3种不同类型反后坐装置的发射系统在0°和45°射角状态下的后坐复进运动规律进行仿真计算，得出在宽射角范围条件下，采用两复进机和两驻退机均匀对称布置方式的反后坐装置，反后坐综合效能更优的结论。本研究对大能量、宽射角电磁轨道炮的发射系统总体设计具有一定的参考价值。 关键词：电磁轨道炮；射角；反后坐装置；后坐复进规律 中图分类号：TJ02 文献标识码：A 文章编号： 1672 – 7649(2019)03 – 0137 – 05 doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2019.03.027 Research on recoil mechanism of electromagnetic rail gun MA Xin-ke, QIU Qun-xian, HE Hang, GAO Bo, GENG Hao, YUE Hai-bo (The 713 Research Institute of CSIC, Zhengzhou 450015, China) Abstract: With the increasing energy level of the electromagnetic rail gun, the recoil of the launcher is getting bigger and bigger. In order to improve the force of the carriage, it is necessary to use the recoil device. In this paper, an electromag-netic rail gun was taken as the research object, and the simplified model and dynamic model of launch system were estab-lished. Under the same launching conditions, the recoil law of the launching system with three different types of recoil mech-anism at 0°and 45°elevating angle , was simulated respectively. It is concluded that under the condition of wide angle of fire, the comprehensive efficiency of the recoil mechanism with two reentry machine and two recoil machine in symmetrical ar-rangement is better than two others. This study has a certain reference value for the overall design of the launch system of the electromagnetic rail gun with large energy and wide angle of fire. Key words: electromagnetic rail gun；angle of fire；recoil mechanism；recoil law 0 引 言 电磁轨道炮是一种靠电磁力将弹丸加速到超高速度的新概念武器，由于在军事领域具有广阔的应用前景，目前已有多个国家对这一电能武器开展研究[1]。由牛顿第三定律，电磁轨道炮推动弹丸向前运动时，炮身会受到一个反方向的后坐力[2 – 3]。美国ISL研究中心和TEXAS研究中心在试验中也验证了电磁轨道炮存在后坐力[4 – 5]。从美国公开的其位于达尔格伦海军水面作战武器中心进行的32 MJ电磁轨道炮发射试验视频资料中可以看出，在发射过程中，装置存在明显的后坐运动，同样验证了后坐力的存在。 随着研究的进展，电磁轨道炮的发射能级将不断提高，炮口动能越来越大，发射装置的后坐力也将越来越大。如果身管与炮架刚性连接，则将对炮架形成很大的冲击，为保证结构稳定，炮架需要设计的很大[6]，这将不利于后续工程化应用。因此，为改善炮架受力，缩小架体结构尺寸，需在身管与炮架间设置起缓冲作用的反后坐装置，使二者间成为弹性连接方式。目前，常规火炮使用的反后坐装置已较为成熟，发展过程中形成了多种结构类型和布局方式的反后坐装置，如某57G火炮采用的是与身管同心的弹簧式复进机和带针式复进节制器的节制杆式制退机，某85J火炮采用的是液体气压式复进机和带沟槽式复进节制器的节制杆式制退机，上述2种火炮的复进机和制退机 第41 卷 第 3 期舰 船 科 学 技 术Vol. 41, No. 3 2019 年 3 月SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY Mar. , 2019 收稿日期: 2018 – 07 – 27 作者简介: 马新科(1986 – )，男，工程师，主要从事电磁发射技术研究。