电磁炮的结构和原理

电磁炮的结构和原理

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．

电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：

（一）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，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去．

（二）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．

（三）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．

（四）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．

电磁泡与常规火炮相比，有以下特点：

电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程．

电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远．由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度．

从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便．

电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛．

（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 电磁炮——“战争之神”新宠儿

众所周知，传统的火炮或火箭是用推进剂的化学能来发射的，而应用电磁发射技术的电磁发射器发射物体则使用电磁能或电磁力。它能在短时间内把物体推进到更高的速度。电磁发射器用于军事作战时，俗称电磁炮。

电磁发射研究由来已久

电磁发射原理很简单。所有的电磁发射器（无论导轨型、线圈型或重接型）都

是利用直流电动机原理工作的，即让带电的导体在磁场中受电磁力作用，以此将

导体推进到超高速。所以，电机技术诞生不久，就有人提出了用电磁力发射物体

的设想。

早在1845年，查尔斯"惠斯通就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。此后，德国数学家柯比又提出了用电式提出电磁发射

（电磁炮）概念并进行试验的是挪威奥斯陆大学物理学教授伯克兰。他在1901

年获得了“电火炮”专利。1920年，法国的福琼"维莱普勒发表了《电气火炮》文

章。几乎同时，美国费城的电炮公司研制了用于火炮的电磁加速器。二战期间，在军事需求的刺激下，德国、日本都研制过电磁炮。德国的汉斯莱曾将10克弹

丸用电磁炮加速到1.2公里／秒的初速。1946年，美国的威斯汀豪斯电气公司建

成了一个全尺寸的电磁飞机弹射器，取名“电拖”。

到20世纪70年代，随着脉冲功率技术的兴起和相关科学技术的发展，电磁发

射技术取得了长足的进步。澳大利亚国立大学的查里德"马歇尔博士运用新技术，把3克弹丸加速到了5.9公里／秒。这一成就从实验上证明了用电磁力把物体推

进到超高速度是可行的。他的成就1978年公布后，使世界相关领域的科学家振

奋不已，并引起了各国军方的特别关注。许多国家纷纷建立实验室，投入大量人力财力进行研究。20世纪80年代美国国防委员会得出“未来高性能武器必然以电能为基础”的结论。1991年，美国防部成立了“电磁炮联合委员会”，协调军队、能源部、国防原子能局及战略防御倡议机构分散进行的电炮研究工作。1992年，美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮样炮推到尤马靶场进行试验。电磁炮从实验室到靶场说明，电源小型化技术已有所突破，电磁炮实用指日可待。

电炮“兄弟”神通广大

电炮与传统火炮的最大区别是，传统火炮要借助火药来发射弹丸。其所用固体发射药或液体发射药都是以燃烧气体膨胀作功形式赋予弹丸初速的。因此，增加发射药量一直是提高弹丸初速的主要途径。但火炮药室尺寸的增大及炮管长度的加长均要受到限制，所以传统火炮最大初速难以超越特定的物理限度。由于受原理上的局限，传统火炮想进一步提高性能便遇到难以逾越的障碍。而电炮则完全摆脱了这一“瓶颈”的束缚。

目前正在研制的电炮分为两种。一种是电磁炮，另一种是电热炮。

电磁炮加速弹丸的能量来自电磁能，主要有轨道炮型与螺线管炮型两种。后者能量转换效率高于前者，弹丸初速可再提高约一倍，但结构异常复杂且电枢系统

很重。电磁炮以能赋予弹丸极高的初速而 …… 此处隐藏：10227字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……