122：电磁炮原理

　　现代战争对火力的需求越来越大，而传统艺术的发展也越来越近，在这种情况下，电子枪有望解决技术问题。电磁武器是一种将电磁能转化为电磁能的机器，具有长远的效益，是将电磁能转化为电磁能的机器。该方法根据建筑物改变并加速火炮，以分配来自炮房的三种不同类型的动力：火车炮、火车炮和火炮。这种联系更接近于电磁枪的武器和圆纸的枪，真枪的原理相对简单，主要通过项目、武器、真导、变、一。发动机是第一个，也是第一个移动的发动机，当通电时，通过改变列车的方向来启动发动机，然后再由另一个方向的列车启动，所以列车关闭。当一个强电流水平（MA）通过两个潜艇时，轨道之间产生一个强磁场，它是一个磁场，流经武器产生力量。洛伦兹工作。

　　该力推动电枢和电枢前面的弹丸沿导轨加速运动，从而使弹丸获得超高速。

　　线圈炮又称同轴加速器，由原动机，特殊交流电机，驱动线圈和弹载线圈所

　　组成。发射时，依次给驱动线圈交流充电，在线圈周围形成的磁场使弹载线圈产

　　生感应电流，使其在电磁力的推动下运动。线圈炮的主要部件螺线管，它是线圈

　　均匀的密绕在炮管上，螺线管上的匝数为  n，炮管的内半径我  r，  l  为螺线管内的

　　长度，螺线管通入电流时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的  B-X  图，在螺线管中

　　部均匀，端口附近磁场发散。

　　重接炮是电磁发射技术的一种新形式，它包括板状弹丸型和柱状弹丸型两

　　种。以板状为例。它是由一系列同轴矩形线圈和一个板状弹丸组成，线圈轴线与

　　弹丸运动方向垂直。两线圈间隙较小，板状弹丸在其内运动，弹丸一般采用非导

　　磁的良导体实心板，期长，宽比线圈截面口径的长宽略大，各驱动可有自己的独

　　立电源或共用一个电源，上，下线圈的缠绕和连接应保证磁通方向一致。

　　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。

　　，我们不难发现电磁

　　炮在应用方面相对于普通火炮有很大优势，下面是优势列举：

　　（1）发射速度高，炮口动能大。电磁炮作用在弹丸上的力，在数量级上比传

　　统火炮大一个量级。

　　（2）隐蔽性好，工作稳定，重复性好。电磁轨道炮发射时无火焰，无烟雾，

　　设计声响和冲击波小，在战场上不容易被敌方发现。点火过程中不会出现常规火

　　炮时有发生的点火延迟、突然撞击、加速突变等不稳定的情况，大大提高了使用

　　的安全性和可靠性。

　　（3）能源简易、经济效益好。电磁炮使用的是电能，与常规火炮所使用的

　　化学能相比操作比较简单而且更容易控制，同时电能的来源广并且价格低廉。

　　（4）弹药贮存方便。轨道炮弹丸仅依靠其动能来起到巨大的杀伤和破坏效

　　果，弹丸内部没有发射药等易燃易爆物，因此贮存起来很方便。

　　简单导轨炮在电物理特性方面有两大缺陷：一是激励电流难以保持恒流；二

　　是因欧姆热损失导致效率较低。于是人们用初级电源（可用一电容表示）和电感

　　器组成脉冲形成网络，以便获得近似恒定的工作电流。原理下图所示，图  A  是并

　　联方式，导轨炮可获得一近似恒流的平顶波。

　　磁场中的

　　导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如联方式，导轨炮可获得一近似恒流的平顶波。

　　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

　　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．当两轨接入电源

　　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．

　　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．

　　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

　　四：电磁炮的应用：

　　（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．

　　五：电磁炮的展望：

　　由于电磁炮具有上述特点，所以，所以才被世界各国海军所相中，把它作

　　为未来新式武器，它的应用前景广泛。

　　1.电磁炮可用于天基反导系统。由于电磁炮初速度极高，可用于摧毁低轨

　　道卫星和导弹，也还可以用它来拦截军舰发射的导弹．

　　2.用于防空系统。由于电磁炮初速度高，射速也高，所以，有军事专家美

　　军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹，执行防空任务

　　3.用于反坦克武器。由于电磁炮初速极高，所以，它的穿甲能力极强，能

　　有效地穿过坦克装甲，成为反坦克厉器。

　　4.用于装备炮兵部队。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，这样．电磁炮可望装备炮兵部队。

　　5.用于装备海军舰艇。由于电磁炮具有的特点，它有望替代火炮，成为新

　　型舰炮，装备海军舰艇。

　　结语：随着科学的发展，经济与国防已经成为衡量一个国家综合能力的最总要

　　的标准，也是一个国家地位的象征。因此发展国防事业是一个国家必不可少的事情，

　　国防以武器为基础，所以发展武器才是最终的任务，电磁炮是一种高效，低耗的新

　　型武器，并且可操作性强，因此发展电磁炮将是我国以后发展的一个可以取向的趋

　　势。

　　电磁炮是是一种新型的武器，不过其基本的原理却是很简单的，在高中就学过

　　楞次定律，就我个人觉得，学过楞次定律过后就可以将电磁炮作为一个拓展知识给

　　同学们讲解，这样不尽能够提起同学们的兴趣，还能提高同学们的知识面，并且培

　　养同学们的爱国精神。也可以对楞次定律有一个理性的认识。

　　航天技术被称为高技术，给人以高不可攀的神秘感，像前面介绍的航天运载火箭，是经过数代科学家孜孜

　　以求才得来的。其实，它与许多发明创造都是巧用基本原理一样，是司空见惯的反作用原理的利用。

　　反作用原理是牛顿三大定律之一。牛顿在  300  多年前就总结出，每个作用都有一个等量的反作用，或者

　　说，两个物体的相互作用，彼此依赖，它们所产生的作用力，总是大小相等，方向相反。这个现象在日常

　　生活中司空见惯。两只船相撞，反作用力又把它们分开。扛枪射击，使子弹前进的作用力产生的反作用力(人

　　们叫它后坐力)，会把人往后推等等。

　　航天运载火箭、航天飞机、空天飞机和单垂航天器，都是靠推进剂在火箭发动机燃烧室中燃烧，产生

　　高温高压燃气，然后通过喷管高速喷出，产生反作用力，推动航天器升空。由此原理，我们就可大致知道

　　它们的结构组成。它们必须有火箭发动机和相关的推进剂输送和控制系统，把航天器准确地送入预定轨道

　　的飞行控制系统；以及承载发动机系统、推进剂贮箱、控制系统和航天器，并把它们连成整体，形成流线

　　型外形的壳体。为了利用空气动力进行操纵和飞行，还有大小不等的翅膀等。

　　这里介绍的线圈炮，是一种与上述航天运载工具原理不同的航天发射工具。咋一听线圈炮的名字，可

　　能有点“丈二和尚”摸不着头脑。其实它也是一捅就破的“窗户纸”，是司空见惯的电能转换和电磁力的巧妙

　　运用。

　　从  20  世纪  80  年代开始，美国桑迪亚实验室一直在对线圈炮进行研究。它研制的试验型线圈炮，主体是

　　一个分成若干级的  3000  个感应线圈组成的管型飞行通道，长  600～700  米，直径  0．  5  米，以  30  度的仰角

　　朝向天空，中间有起电枢作用的射弹，它也是航天器的承载器。另外配有供应脉冲电流的电容器组和控制

　　计算机。

　　发射时，将航天器和助推火箭放在射弹上，它们处在第一级线圈中，由计算机控制向第一级线圈通入

　　强大的脉冲电流，随之产生感应磁场，磁场的磁力线穿过电枢(射弹)，感生电流。感应电流与磁场相互作

　　用，产生电场力，推动射弹前进。当射弹到达第二级线圈后，计算机控制电容器向第二级线圈供电。如此

　　一级级地使航天器加速。由于射弹是“浮”在电磁波上的，与飞行通道之间有百分之几厘米的间隙，不会产

　　生摩擦力，这有利于航天器的加速。当航天器到达管道出口时，可达到  4～5  千米/秒的速度，这时航天器

　　上助推火箭启动，使航天器与射弹分离，加速进入轨道。

　　线圈炮的建造成本低，发射费用只有运载火箭的  1%，每天可以发射  100  多次，只要发射  2000  次就可

　　收回投资，适合于高频率地向太空运送物资。

　　


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