电磁炮是什么？
。能源通常采用能储存10 ~ 100 MJ能量的装置。目前实验中使用的能源有蓄电池、磁通压缩装置和单极发电机，其中单极发电机是近期最有前景的能源。加速器是将电磁能转化为炮弹动能，使其达到高速的装置。主要有两大类:低压DC单极发生器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。开关是连接能源和加速器的装置，可以在几毫秒内将百万安培级的电流引入加速器。其中一个是由两个铜轨和一个可以在其中滑动的滑块组成。早在19世纪，科学家就发现磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的影响。20世纪初，有人提出了利用洛伦兹力发射炮弹的设想。两次世界大战期间，法国、德国、日本都在研究电磁炮。第二次世界大战后，其他国家也进行了这方面的研究。自20世纪70年代初以来，与电磁发射相关的技术取得了很大进展。澳大利亚国立大学建造了第一个电磁发射器，将重3克的塑料块(壳)加速到每秒6000米的速度。此后，澳大利亚和美国科学家制造了不同类型的实验样机，并进行了多次发射实验。由单极发电机供电的电磁炮已经能够将365，438+08g炮弹加速到4200米/秒的速度..磁通量压缩电磁炮已经能够将2克的弹丸加速到11000米/秒的速度。
编辑本段的原则
基本原理
电磁炮的原理很简单。19世纪，英国科学家法拉第发现磁场中的导线正穿过电磁炮的原理图。
电会受到一个力的推动，同时如果让导体在磁场中切割磁力线，导体上也会产生电流。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使用的发电机和电动机，也是电磁炮的基本原理。换句话说，电磁炮只是一种特殊的电机，因为它的转子不是旋转的，而是直线加速的外壳。那么如何产生驱动外壳的磁场，让电流通过外壳，使其获得前进的动力呢？一种最简单的电磁炮是这样设计的:一个轨道由两个导体组成，中间放一个外壳，这样电流就可以通过三者建立回路。把这个装置放在磁场中，给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞。1980年西屋公司为《星球大战》建造的实验电磁炮基本就是这样的结构。它将质量为300克的外壳加速到每秒4公里左右。如果是在真空中，这个速度可以提高到每秒8~10公里，已经超过了第一宇宙的速度，具备了作为新型太空发射器的理论资格。
技术问题
要把这种理论上的可能性变成现实，需要解决以下几个问题:第一，那个实验电磁炮的加速度太大，人承受不了。解决这个问题只有一个办法，那就是延长加速时间。然而，这必须以采用更长的轨道为代价。因为人体只能承受3倍重力加速度左右的长期加速度，符合人体承受能力的电磁炮的轨道长度(经过计算，达到第一宇宙速度大约需要1000公里！)在技术上很难实现。第二，电磁炮如果水平安装在地面上，从炮口飞出的炮弹在大气阻力下仍然会很快减速，很难顺利绕地球轨道飞行。所以，用于航天发射的电磁炮，必须把出口设在空气稀薄的山顶。第三，目前电磁炮能发射的炮弹质量还不大，这是加速能力不足造成的。加速抛射体的力与磁场和电流的乘积成正比。超导磁体一般用于获得足够强的加速磁场。用超导线圈产生磁场是比较成熟的技术，但是超导磁体需要冷却到很低的温度(比如液氦温度，大约-269℃)才能发挥作用，这对于军事应用来说是个问题，因为这会大大降低发射装置的灵活性。但作为固定的空间发射装置，这些基本可以忽略，如果能研制成功高温超导强磁体，对低温条件的要求可以放宽。电磁炮原理
关于电磁炮的第四个技术问题和第三个有关，因为如果磁场不够强，唯一提高加速能力的方法就是让弹丸通过足够大的电流。所以有大电流加热，枪身烧蚀等麻烦。好在这些麻烦对于航天发射来说都不是很重要，因为电磁炮作为武器在长度上要有严格的限制，而作为发射工具，几公里甚至十几公里的炮身都不是问题，只是在构造上要求精度高而已。此外，延长轨道还可以降低抛射体承受的加速度。经过计算，弹丸以5公里长的轨道从静止加速到第一宇宙速度，加速度是引力的600倍，已经比普通迫击炮小了，但显然无法承受，而且1000公里长的加速轨道在地球上几乎不可能建成，所以还是放弃了用电磁炮发射人的想法。最后，有人认为建造一个千米长度、强磁场的加速轨道可能在技术上有难度，但这只是我们不了解人类现有技术水平的猜测。事实上，大多数粒子加速器和对撞机都有几公里甚至几十公里长的加速和聚能环。而且它们不仅在回路构造上要求极高的精度，还需要在各种转弯和控制点设置强磁场。换句话说，人们已经完全掌握了制造宇宙电磁炮的基本技术，只是使用的领域不同而已。真正的困难是，从来没有人把超级加速器放在高寒山区，目前青藏高原的交通条件也不好。至于电磁炮的发射成本，如果不考虑产生强磁场的低温液体成本，仅仅是电力和不可回收的外壳，日常维护成本大概和一条同样长度的高速地铁差不多。最多一小段开口需要配备专职扫雪车或者活动盖板，就解决了。
编辑此段落的特征
(1)电磁驱动力大，弹丸速度高。电磁发射的脉冲功率大约是火炮发射力的10倍，所以用它发射的弹丸速度很高。一般火炮的射速在0.8 km/s左右，步枪子弹的射速为1 km/s，电磁炮可以将一枚3克的弹丸加速到11 km/s，将一枚300克的弹丸加速到4 km/s，甚至有专家预测未来的速度可以达到100公斤电磁炮结构。
米/秒。速度对于天基反导系统尤为重要。因为装柱机的速度越高，不仅拦截效率高。而且还可以大大减少天基武器的数量。(2)弹丸的稳定性好。电磁炮弹丸在炮管内的推力是电磁力，非常均匀，电磁推力容易控制，所以弹丸的稳定性好，有利于提高命中精度。(3)隐蔽性好。电磁炮发射时不产生火焰和烟雾或冲击波，所以在战斗中隐蔽，不易被敌人发现。而且它使用低级燃料作为能源，而不是传统的火药。这有利于发射位置的安全。(4)弹丸发射能量可调。电磁力的大小可以根据目标的性质和标称尺寸快速调整，从而控制弹丸的发射能量。(5)更经济。与常规武器相比，火炮推进剂每焦耳成本为10美元，电磁炮为0.1美元。与其他太空武器相比，电磁炮更经济。
编辑此段落分类
科尔贡
Coilgun又称交流同轴coilgun，是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈组成。它的工作原理是通电线圈之间的磁场相互作用。加速线圈固定在炮管内，通交流电时，产生的交变磁场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相互作用产生磁场力，会加速弹丸的运动并发射出去。
轨道炮
轨道炮利用轨流之间相互作用的安培力来发射弹丸。它由两条平行的长直轨道组成，轨道之间放置一个质量很小的滑块作为抛射体。当两个轨道连接到电源时，一个强大的电流从一个轨道流入，当它通过滑块从另一个轨道流回时，两个轨道平面之间就会产生一个强大的磁场。在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度发射出去。这就是轨道炮的发射原理。
电热枪
电热炮的原理与上述两种电磁炮完全不同，其结构有多种形式。最简单的一种是使用一般的炮管，在炮管中布置有与等离子燃烧器相连的电极，燃烧器安装在炮尾。当在等离子体燃烧器的两极之间施加高电压时，将产生电弧，该电弧将蒸发置于两极之间的等离子体产生材料(例如聚乙烯)。蒸发的物质会变成过热的高压等离子体，从而加速抛射体。
重新连接喷枪
重接炮是一种多级加速的非接触式电磁发射器。它没有炮管，但要求弹丸在进入重联炮之前要有一定的初速。它的结构和工作原理是两个矩形线圈上下隔开，中间有一个间隙。矩形“壳”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，通过间隙加速。重接炮是电磁炮的最新发展形式。
编辑此段落发展
1845年，查尔斯·惠斯通制造了世界上第一台磁阻DC电机，并用它把一根金属棒扔进电磁炮发射宇宙飞船。
20米外拍摄。此后，德国数学家柯比提出了用电磁推进制造“电枪”的设想。奥斯陆大学物理学教授伯克兰(Birkeland)最早正式提出电磁发射/电磁炮的概念并进行实验。他在1901获得了“电枪”专利。1920年，法国《财富》维勒普勒发表了《电炮》一文。几乎与此同时，美国费城的电炮公司研制出了火炮用电磁加速器。二战期间，德国和日本在军事需求的刺激下，研制出电磁炮。德国人汉斯莱用电磁炮将10g弹丸加速到初速1.2km/s..但二战后电磁炮的新闻少了，人们似乎更关注磁悬浮和高温超导技术。究其原因，大概是无法解决瞬间巨能供给的稳定性和小型化问题。20世纪70年代，澳大利亚国立大学的理查德·马歇尔博士利用新技术将3克弹丸加速到5.9公里/秒，这一成果从实验上证明了通过电磁力将物体推进到超高速是可行的。他的成果1978发表后，引起了各国军方的特别关注。美国国防委员会得出结论，“未来的高性能武器必须以电能为基础”。美国国防部成立了一个“电磁炮联合委员会”，以协调陆军、能源部、国防原子能机构和战略防御倡议分散的电炮研究工作。1992年，美国已将口径90 mm、枪口动能9 MJ的电磁炮样品枪推至尤马靶场进行测试。电磁炮从实验室到靶场，说明电源小型化技术有了突破。
编辑此段落的目的
电磁炮作为一种发展中的高科技武器，具有广泛的军事用途。(1)用于天基反导系统:由于其极高的初速度，电磁炮可用于摧毁太空中的低轨道卫星和导弹，也可拦截舰船和装甲发射的导弹。因此，在美国的“星球大战”计划中，轨道炮成为一项重大研究任务。(2)用于防空系统:美军认为电磁炮可以用来代替防空武器和防空导弹执行防空任务。美国正在研制一种长7.5米、射速每分钟500发、射程数十公里的电磁炮，准备替换舰上的“火神-方阵防空系统”。它不仅可以攻击空中的各种飞机，还可以远距离拦截空对舰导弹。英国也在积极研发装甲车用防空电磁炮。(3)对于反装甲武器:美国的射击试验证明电磁炮是对付坦克装甲的有效手段。一枚质量为50克、速度为3公里/秒的弹丸可以穿透厚度为25.4毫米的装甲，另据报道，测试使用的是电磁炮。完全可以穿透T-72和T-80坦克的模拟装甲厚度。可见电磁炮的突防能力很强，是非常优秀的反装甲武器。(4)用于改装常规火炮:随着电磁发射技术的发展，普通火炮在其炮口加装电磁加速系统，射程可大幅提高。美国将火炮射程提高到150km。通过使用这项技术。
编辑此段落的前景
由于电磁炮具有上述特点，被世界各国海军视为未来新型武器，应用前景广阔。1.电磁炮可用于天基反导系统。由于其极高的初速，电磁炮可用于摧毁低轨道卫星和导弹，也可用于拦截军舰发射的导弹。由于电磁炮的高初速和高射速，美国一些军事专家认为可以用电磁炮代替防空武器和防空导弹执行防空任务。比如美国正在研制射速为每分钟500发、射程数十公里的电磁炮，准备替代舰艇上的“密集阵防空系统”。它不仅可以攻击空中的各种飞机，还可以远距离拦截空对舰导弹。不列颠，英国
防空电磁炮。3.用作反坦克武器。由于电磁炮初速高，其穿甲能力极强，能有效穿透坦克装甲，成为反坦克武器。美国曾进行过电磁炮射击试验:电磁炮发射质量为50g、速度为3km/s的炮弹，可以穿透25.4mm厚的装甲相关数据还报道，电磁炮可以完全穿透模拟T-72、T-80坦克的装甲厚度。因此电磁炮具有很强的突防能力，是一种优秀的反坦克武器。随着电磁发射技术的发展，在普通炮的炮口安装电磁加速系统，可以大大提高炮的射程，使电磁炮有望装备炮兵部队。美国海军陆战队也对电磁炮感兴趣。美国海军陆战队经常在海外执行作战任务，需要电磁炮等远程快速打击武器为沿海作战的士兵提供火力支援。美国陆军也在研发更小的电磁炮用于陆战。5.用于装备海军舰艇。由于电磁炮的特性，它有望取代火炮，成为装备海军舰艇的新型舰炮。美国海军准备给美国舰艇装备电磁炮。美国军方一些专家认为，电磁炮可能成为未来美国海军的新武器。因此，美国前海军作战部长拉夫黑德上将称之为一场将带来“海军战术”的革命。
编辑此段用于试射
北京时间2065 438+00 65438+2月12消息，美国研制的威力巨大的武器——轨道炮又向成功迈进了一步。在前天的试射中，海军以5倍音速的速度将电磁炮击中200公里外的目标，射程为海军常规武器的10倍，破坏力惊人，是迄今为止试射的最好成绩。美军目标将在8年内进行海上测量，2025年前正式装备在军舰上。美国海军前天在弗吉尼亚州达尔格伦的水面作战中心两次测试电磁炮。电磁炮主要由两条轨道组成。枪身安装在一个拖车大小的长方形枪管里，一个20磅重的铝壳放在轨道中间。电磁炮接通电源后，电流会通过两条轨道，从而产生强大的推力，将铝弹高速弹射出去。两次试射产生的能量分别来自美国电磁炮的试射。
达到了33 MJ和32 MJ，打破了2008年创下的10 MJ的纪录。1MJ能量相当于1T汽车以160 km/h行驶，电磁炮的威力可想而知。除了威力之外，33 MJ发射的炮弹射程是常规武器的10倍，这也是电磁炮的一大优势。但美军实战装备的最终目标是64 MJ电磁炮，其最大射程将达到321km，允许战舰在敌舰射程之外发动攻击。“星球大战”计划投入了16亿电磁炮，这曾是冷战时代美国“星球大战”军备计划的重点项目，被视为对抗核弹的秘密武器。美国海军于2005年重启电磁炮研究，至今已投入21100万美元。海军研究所所长卡尔说，电磁炮有很多优点。第一，射速快，不会像巡航导弹一样出现目标移除或失效等问题。有了全球定位系统(GPS)，精度可以进一步提高。此外，由于电磁炮不需要火药，不仅可以提高舰员的安全性，还可以使战舰携带的炮弹数量增加10倍。[1]?
参考数据
1
美国试射的电磁炮速度快5倍，射程200公里。
/discovery/detail _ 2010 _ 12/12/3465560 _ 0 . shhtml
延伸阅读:
1
武器知识，青年报