电磁炮原理,电磁炮为什么叫炮?
电磁炮叫炮是因为从原理上来说,电磁炮与传统的火炮只是发射方式不同。其它原理是相同的,所以电磁炮也是“炮”。
火炮是利用火药燃烧产生的燃气压力,作用于弹丸来发射的。而电磁炮则是利用电磁系统中电磁场产生的安培力,对金属炮弹加速,飞向目标。
电磁炮相比于传统火炮有什么优点?
相比很多人都看过电影《变形金刚》,在电影里有这样一个桥段。一名霸天虎成员在拆解金字塔时被美军驱逐舰上的电磁炮击落。电磁炮想必这是所有军迷最梦寐以求的武器了,今天我们就来聊聊电磁炮这一科幻般的武器究竟好在哪里。
电磁炮的原理与常规火炮不大相同。常规火炮是通过封闭式身管,利用化学能产生气体将炮弹发射出去。电磁炮利用电磁感应原理,利用安倍力做功,直接将电力转化为炮弹的动能弹射出去。
电磁炮相较于常规火炮的好处有三:
第一点,电磁炮的速度没有限制。根据动能定理E=1/2MV²可知,质量一定的物体,速度越快动能越大。常规的火炮受限于身管和爆炸火工品爆速的压力,其速度都是有一定上限的。越快的初速需要越长的加速时间和越高的加速度。更长的加速时间需要更长的炮管,而炮管越长对加工工艺要求越高。更高的加速度需要更高的火工品爆速,也需要更强的炮管和药室承受住巨大的膛压。这些都受限于加工工艺问题,所以常规的线膛炮初速上限基本为1800m/s,滑膛炮的上线2200m/s。电磁炮的炮管只需要用来控制射击方向,在全向电磁力下几乎不会摩擦管壁,只需要加大电流就可以在身管低的情况下获得极高的加速度。
第二点,电磁炮使用的能量简便。常规火炮使用的是火药产生的化学能作为动力,受限于火药的爆速和火药制作方面的差异,火炮的能量来源较为复杂。电磁炮使用的是电力这一简便清洁的能源,在采用全电系统控制的军舰上使用电磁炮是非常简单的。但是电磁炮所需要的电力非常巨大,常规动力军舰上的柴油发电机很难完成供电。但是,我们有核动力发动机啊,这东西发电量巨大,完全可以为电磁炮供电。
第三点,电磁炮使用的炮弹设计方便。根据电磁定律,只要能收到磁铁吸引的铁钴镍合金均可以成为电磁感应的对象。在空气中,炮弹极快的速度会因为空气摩擦产生相当高的高温。这种高温足以熔化钢铁,让常规的钢铁失去损伤能力。不过,采用铁质弹托的脱壳弹就可以免除各种烦恼,在获得了相当高初速的同时也可以将中间夹着的任何物品送到相当远的地方。
综上所述,电磁炮的好处有很多,但实际上在使用时还是有很多缺点的。比如,在制造导线时为了追求更高的电流载荷,就不得不使用更新的超导复合材料,且每一发炮弹发射后产生的巨大热量也是个问题。为了积蓄能量,电磁炮不得不采用电容辅助充电,这就需要更大的体积制造除炮管以外必备的设备。
即使电磁炮的好处如此之多,但就目前的技术而言,它也只能作为实验图纸放在资料库或者游戏中,等待着哪一天真正的被人们造出来或者在游戏中大放异彩。
电磁炮按其结构不同可分为什么?
电磁炮按其结构的不同可分为四种:线圈炮,轨道炮,电热炮,重接炮。
1、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,产生电磁场力,使弹丸加速运动并发射出去。
2、轨道炮
轨道炮(Rail Gun)或译磁轨炮、导轨炮由法国人维勒鲁伯于1920年发明,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(理论上可以到达亚光速)射出,这就是轨道炮的发射原理,轨道炮是电磁炮最常见的式样。
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。
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
磁力加速原理?
磁力加速器原理和电磁炮的原理是一样的,在线圈的一头应该有个感应器。当控制第一个线圈的感应器感应到小球接近第一个线圈时,第一个线圈立刻通电,铁球立刻被吸引穿过第一个线圈。
当穿过第一个线圈时第一个线圈立刻断电,铁球因为惯性滚向第二个线圈,当第二个线圈感应器感应到铁球时,第二个线圈又立刻通电吸引铁球穿过第二个线圈,当穿过线圈后有滚到下一个线圈,这样循环。
无后坐力炮的原理是什么?
标准的解释是这样的:无后坐力炮是发射时炮身不产生或少量产生后坐的火炮,主要用于直瞄打击装甲目标,压制,歼灭有生力量和火器。
无后坐力炮装填方式和传统火炮类似,击发时发射药所产生的气体中相当一部分从火炮后方喷射,这样就产生了一个反向的推力抵消弹丸发射产生的后坐力(基本抵消)。因为这种特殊的构造减少了常规火炮所需要的后坐缓冲装置,整门火炮重量轻便于携带,步兵也可以使用无后坐力炮发射大口径炮弹进行压制或突破。
这是我国52式57毫米无后坐力炮,仿自美国M18无后坐力炮,这是二战到70年代时的重要反坦克武器。
52式57毫米无后坐力炮炮弹。
随带提一下,和无后坐力炮相似的是火箭筒,两者基本原理相同。区别在于筒身是否需要像炮管那样承受膛压,这个RPG-7发射动图看,感觉可以划入无后坐力炮的范筹。

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