有关电磁炮的一些理解

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1、有关电磁炮的一些理解(理学院10122543宋博艺)一、前言：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．二、问题：　1、电磁炮在炮弹发射出去后，因为空气阻力与速度的平方甚至更高次方成正比，造成炮弹速度迅速减小，这就需要消耗更多的能量。因为电磁炮属于动能杀伤武器，速度有至关重要的作用，所以必须解决空气阻力和初速度不够高的问题；2、目前电磁

2、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，因此如何获得足够强的电流和足够强的电场也是需要解决的问题。要获得足够强的加速磁场一般靠超导磁体。用超导线圈产生磁场已是相对成熟的技术，但超导磁体需要冷却到很低温度(如液氦温度，约-269°C)才能发挥作用，这对于军事是个问题，会大大降低发射装置的灵活性；3、如果要提高炮弹的初速度和加速能力，就需要强电流和强磁场，但也正由于会带来大电流发热问题和炮身腐蚀问题。同时由于电磁炮作为武器装备，势必要保持一定的尺寸以保持足够的灵活性。所以对电磁炮的加速能力会进一步提高要求。三、解决方案：1、传统电磁炮：

3、（1）线圈炮：线圈炮又称交流同轴线圈炮．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。这是电磁炮最早的设计形式。但是感应电流不可能很大，同时由于弹丸线圈允许通过的最大电流的限制，从而限制了加速．（2）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

4、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，但是如果长期电流强度过大会造成炮身腐蚀，而且此电磁炮原理与滑膛枪又些类似，弹丸在空中飞行时容易造成飞行不稳和落点误差，也会减小杀伤力．轨道炮（3）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．此类电磁炮仍未脱离传统火炮的工作模式，仍然采用热膨胀气

5、体推动。容易使炮管发热，影响工作效率及精度，对材料也有一定的要求，不但需要炮身有良好的抗温差性能和抗高温性能，还有有足够的导电部分和绝缘部分，对等离子体生成材料也需要考虑。另外还有废气和污染问题。（4）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．此类电磁炮仍受到尺度，电流强度和磁场强度的限制。但由于电流强度主要由炮身矩形线圈的线路决定，可大大提高发射速度

6、。2、部分设想及解决方案概述：（以下设计中弹丸均设计为流线型，部分特殊说明的需再添加尾翼或微小侧翼。）（1）采用轨道炮的模型，但所加强电流采用大电容蓄电瞬间释放的方法。可先用高压对大电容进行充电，在发射弹丸时使其瞬间将所蓄电荷全部放出，造成瞬间大电流。至于强磁场的获得也可由类似的方法产生瞬间强磁场。为保持同步性最好使用计算机进行控制。也可由几个小容量电容串联获得此效果。而且可以利用电容的数量来调节射程。若是固定地面设施在条件允许的条件下还可以使用高温超导材料，从而进一步提高电压和磁场强度。由于电容充电放电的速度较快，但有适当间隔，故弹丸可以进行连发，进行快速区域性打击，也可用于快速

7、防空。（需要加尾翼）固定发射台的电磁炮舰载式电磁炮陆基式电磁炮2、在轨道炮或重接炮的基础上，对弹丸和炮身进行部分改造。弹丸使用传统弹丸模式。在弹头后添加少量固体火药。利用火药燃烧产生的冲击力将弹丸提升至一个速度水平。此阶段在一段较细的管内进行。管内设膛线，使弹头开始旋转，从而在飞行中保持稳定。在该段管口处加设一块橡胶薄膜，以避免热气流对电磁加速部分产生干扰和影响，也可降低发射时的噪音，提高隐蔽性。在进入电磁加速区域时可采用（1）中所述的大电容瞬间高压法进一步提升弹丸的