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电磁炮是什么?
电磁炮是什么?
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电磁炮是什么?

电磁炮是什么?电磁炮是属于炮的一类,与传统的火炮相比,电磁炮有着很多的优势,比如声音响没有烟雾,而且发射速度极快,威力比普通火炮提升了很多。 电磁炮硬是没有炮口火焰的,但是在许多实验中,电磁炮发射炮弹时,会有很明显的炮口火焰产生,其实这个是由电弧产生的,电磁炮的原理是利用电磁轨道,赋予炮弹动能。 那么怎么会有火焰产生呢?这是因为弹丸采取的是圆锥形设计,与轨道接触面较小,作用产生的动能会不足,因此在弹丸上加上一个特殊装置弹托,弹托的作用便是增大与轨道之间的磁场效应,在发射时连同弹托一起发射出去。 不过二者会在发射出去后分离,在炮弹发射后,轨道内电流是会断开的,这时便会形成电弧,电弧产生的温度,会瞬间转向弹托,而弹托为了减轻重量,采用铝合金设计,而铝合金的熔点又低,电弧产生的热能瞬间,将弹托的表面气化,会在炮口产生,火焰状的等离子体,因此虽然电磁泡泡口存在火焰,但是与传统的火炮是不同的,这是由于技术的原因造成的,相信在未来会实现技术的突破,从而真正实现电磁炮的无声无炮口。 电磁炮的工作原理是什么?可以用它来发射卫星吗?与传统大炮燃烧火药,产生气体压力不同,电磁炮利用的并不是化学能,而是电流和磁场在相互作用后产生的安培力。当电流通过导轨时,就会产生一圈圈的磁场,利用右手定则握住导轨,大拇指指向电流方向,那么四指弯曲的方向就是磁场方向。 如此一来,这个由电源导轨弹体组成的方形线圈中就有了磁场,这时再利用左手定则就可以判断弹体的受力情况了,伸出左手让磁场穿过手心,四指指向电流方向,那么大拇指的方向也就是力的方向,在安培力的作用下,弹体就会不断的加速。 根据公式可得,在理想情况下控制好导轨的长度及电流的强度就可以得到初速度极快的弹丸。比如用电磁炮来发射卫星,这个想法理论上是可行的。但是在现实情况中就会出现以下几个问题: 1、过载问题,电磁炮的加速过程非常可怕,这就对卫星设备的抗过载能力要求极高,如果是载人卫星,考虑到人体最多能承受15倍的重力加速度,就需要建造接近200千米的电磁炮轨道来延长加速时间。 2、热防护问题将电磁炮安装在地面发射的卫星必然会在大气阻力的影响下很快减速,难以达到第一宇宙速度,并且空气摩擦产生的巨大热量。会将卫星直接损毁,因此热防护材料的制造又成为了一个难题。

电磁炮原理
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电磁炮原理

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,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。 电磁炮组成结构为: 电磁炮利用电磁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。 从1845年,查尔斯·惠斯通制作出了世界第一台磁阻直流电动机,并用它把金属棒抛射到20米远。德国数学家柯比提出了用电磁推进方法制造"电气炮"的设想。

电磁炮的原理是什么
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电磁炮的原理是什么

电磁炮可区分为轨道炮、线圈炮和磁重接炮。

电磁炮基本原理:位于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。

电磁炮可以看做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。



1.轨道炮

电磁轨道炮由两条联接着大电流源的固定平行导轨和一个沿导轨轴线方向可滑动的电枢组成。

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=kI2

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,而电流的脉冲宽度在毫秒数量级。

2.线圈炮

同轴线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定的加速线圈与环绕于弹丸的弹载运动线圈(弹丸线圈)构成。

它利用加速线圈与弹丸线圈之间互感时产生的电磁力作为弹丸的加速力。

当给加速线圈突然加上电流时在弹线圈内会产生相应的感应电流,这时两个线圈相当于两个电磁铁,它们相互排斥,弹丸线圈受到的这个排斥力就是加速力。

发射时依次给加速线圈供电,于是产生沿炮身管运动的磁场,这个磁场与弹丸线圈中感应电流激励的磁场相互作用,产生连续的加速力,从而使弹丸加速运动。

需要说明的是,加速线圈与弹丸线圈之间的相互作用,相当于两个磁体间的相互作用,既可以相斥也可以相吸,可使弹丸加速也可使弹丸减速。

因此,必须保证使加速线圈产生的磁场与弹丸线圈的运动位置精确同步。

3.重接炮

重接炮是电磁炮的一种新形式,目前只有美国对单级重接炮进行了一些理论研究。

单级重接炮由上下两个长方形同轴线圈组成,其间有一间隙。

发射体为一长方体,可穿过两线圈的间隙作加速运动。

重接炮综合了线圈炮能发射大质量弹丸、以及轨道炮能发射超高速弹丸的优点,还可赋予弹丸更高的加速力峰值,且使平均加速力与峰值加速力之间相差不大,从而使弹丸获得均匀的加速度,重接炮被认为是未来天基超高速电磁炮的结构形式。

电磁炮的原理是什么?
提示:

电磁炮的原理是什么?

电磁炮按其结构的不同可分为线圈炮、轨道炮、电热炮、重接炮。 电磁轨道炮是目前发展较为迅速的一种电磁炮,它主要由两条平行的导轨和在导轨之间滑动的微型射弹以及射弹电枢等组成。 导轨作为电磁轨道炮的线性电磁推进加速器。 当发射时,导轨和射弹电枢被通上巨大的瞬时电流,在导轨间形成强电磁场,由电磁相互作用使导轨加速器产生巨大的加速力,从而使导轨间的微型射弹加速,并以极高的速度发射出去。 实现与目标直接碰撞,靠相对碰撞产生的巨大动能摧毁目标。 目前,美国有多家机构在从事电磁轨道炮的研究工作,并取得了一些重大进展。电磁线圈炮也叫同轴线圈加速炮,是最早制造的电磁炮,在20世纪初就已能做到将10千克重的炮弹加速到100米/秒。 在70年代中期,前苏联的科学家已能将1.3克重的金属环加速到4.9千米/秒。线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定加速线圈与环绕微型射弹的弹载运动线圈组成,当这些线圈按顺序加电时,产生运动磁场,使处在磁场中的微型射弹加速发射出去。 电磁“重接”炮简单地说就是利用两个磁场重新结合产生新的更大容积的磁场结构,来加速发射微型射弹。“重接”炮是天基超高速电磁炮的备选方案。 除美国以外,俄罗斯、澳大利亚、英国、德国、日本和以色列等国也在开展电磁炮技术的研究。