線圈炮的工作原理是什麼,電磁炮的工作原理是什麼?詳解工作原理

2021-07-31 23:25:12 字數 4433 閱讀 6397

1樓:廣西師範大學出版社

2023年,英國科學法拉第發現了電磁感應現象以後,各**事專家深受啟發,隨即考慮利用電磁力發射物體的原理來製造**。最早研究的電磁炮的是線圈炮,也稱高斯炮。

線圈炮的工作原理是:炮管由許多個同軸同口徑線圈構成,炮彈上嵌有線圈。當向炮管的第一個線圈輸送強電流時形成磁場,炮彈上的線圈感應產生電流,磁場與感應電流相互作用,推動炮彈前進;當炮彈到達第二個線圈時,向第二個線圈供電,又推動炮彈前進,然後經常第三個、第四個線圈……直至最後一個線圈,逐級把炮彈加速到很高的速度。

線圈炮的優點是炮彈與炮管(線圈)間沒有摩擦,能發射較重的炮彈,電能轉換成動能的效率較高,但供電比較複雜。

2023年已有人用線圈炮將金屬棒拋射出約20米;2023年美國一位發明者斷言線圈炮可將炮彈射出230公里。但同樣由於技術上無法突破的瓶頸,使線圈炮的開發陷入停滯。而進入20世紀以後,結構簡單的軌道炮逐漸成為電磁炮研究的主流。

線圈炮是一種早期的電動**。多極線圈炮適合發射大質量的炮彈,但是在高速運動情況下,很難控制末端線圈的開閉,所以速度不高。

高斯槍也稱高斯步槍,很多人都誤把它歸類到電磁**一類,其實它不是靠電力產生的磁能發射“彈丸”的。其速度是不能與電磁**相比的。線圈炮

2樓:xmaker實驗室

電磁線圈炮diy科學制作實驗,從電能到磁場的轉化過程(附原理圖)

電磁炮的工作原理是什麼?詳解工作原理

3樓:巨冰菱

1.炮筒上繞上線圈,炮筒內裝上鐵芯。線圈得電後,使鐵芯迅速上移,推動彈丸(或者彈殼本身就是導磁材料,則不需另外的鐵芯)射出炮筒。 2.

一、電磁炮的結構和原理 電磁炮聽起來很神祕,其實它的結構和原理很簡單.電磁炮是利用電磁力代替火藥曝炸力來加速彈丸的電磁發射系統,它主要由電源、高速開關、加速裝置和炮彈四部分組成.目前,國外所研製的電磁炮,根據結構和原理的不同,可分為以下幾種型別: (一)線圈炮:線圈炮又稱交流同軸線圈炮.它是電磁炮的最早形式,由加速線圈和彈丸線圈構成.根據通電線圈之間磁場的相互作用原理而工作的.加速線圈固定在炮管中,當它通入交變電流時,產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流.感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用,產生洛侖茲力,使彈丸加速運動併發射出去. (二)軌道炮:

軌道炮是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發射出去.它由兩條平行的長直導軌組成,導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸.當兩軌接人電源時,強大的電流從一導軌流入,經滑塊從另一導軌流回時,在兩導軌平面間產生強磁場,通電流的滑塊在安培力的作用下,彈丸會以很大的速度射出,這就是軌道炮的發射原理. (三)電熱炮:電熱炮的原理完全不同於上述兩種電磁炮,其結構也有多種形式.最簡單的一種是採用一般的炮管,管內設定有接到等離子體燃燒器上的電極,燃燒器安裝在炮後膛的末端.當等離子體燃燒器兩極間加上高壓時,會產生一道電弧,使放在兩極間的等離子體生成材料(如聚乙烯)蒸發.蒸發後的材料變成過熱的高壓等離子體,從而使彈丸加速. (四)重接炮:重接炮是一種多級加速的無接觸電磁發射裝置,沒有炮管,但要求彈丸在進入重接炮之前應有一定的初速度.其結構和工作原理是利用兩個矩形線圈上下分置,之間有間隙.長方形的“炮彈”在兩個矩形線圈產生的磁場中受到強磁場力的作用,穿過間隙在其中加速前進.重接炮是電磁炮的最新發展形式.

二、電磁炮的特點及用途 電磁泡與常規火炮相比,有以下特點: 電磁炮利用電磁力所作的功作為發射能量,不會產生強大的衝擊波和瀰漫的煙霧,因而具有良好的隱蔽性.電磁炮可根據目標的性質和距離,調節、選擇適當的能量來調整彈丸的射程. 電磁炮沒有圓形炮管,彈丸體積小,重量輕,使其在飛行時的空氣阻力很小,因而電磁炮的發射穩定性好,初速度高,射程遠.由於電磁炮的發射過程全部由計算機控制,彈頭又裝有鐳射制導或其他制導裝置,所以具有很高的射擊精度. 從發射能量的成本來看,常規火炮的發射藥產生每兆焦耳能量需10美元,而電磁炮只需0.1美元.而且電磁炮還可以省去火炮的藥筒和發射裝置,故而重量輕、體積小、結構簡單、運輸以及後勤保障等方面更為安全可靠和方便. 電磁炮作為發展中的高技術兵器,其軍事用途十分廣泛. (一)用於天基反導系統:

電磁炮由於初速度極高,可用於摧毀空間的低軌道衛星和導彈,還可以攔截由艦隻和裝甲發射的導彈.因此,在美國的“星球大戰”計劃中,電磁軌道炮成為一項主要研究的任務. (二)用於防空系統:美軍認為可用電磁炮代替高射**和防空導彈遂行防空任務.美國正在研製長7.5米、發射速度為500發/分、射程達幾十千米的電磁炮,準備替代艦上的“火神——方陣防空系統”.用它不僅能打擊臨空的各種飛機,還能在遠距離攔截空對艦導彈.英國也正在積極研製用於裝甲車的防空電磁炮. (三)用於反裝甲**:

美國的打靶試驗證明,電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段.發射質量為50克、速度為3km/s的炮彈,可穿透25.4mm厚的裝甲.有關資料還報道,用一種電磁炮做試驗,完全可以穿透模擬的t-72、t-80坦克的裝甲厚度.由此可見,電磁炮具有很強的穿透能力,是非常優良的反裝甲**. (四)用於改裝常規火炮:隨著電磁發射技術的發展,在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統,可大大提高火炮的射程.美國利用這一技術,已將火炮射程加大到150km.

4樓:

電磁炮的原理非常簡單,19世紀,英國科學家法拉第發現,位於磁場中的導線在通電時會受到一個力的推動,同時,如果讓導線在磁場中作切割磁力線的運動,導線上也會產生電流。這就是著名的法拉第電磁感應定律。正是根據這一定律人們發明了現在廣泛應用的發電機和電動機,它也是電磁炮的基本原理,或者說,電磁炮不過是一種比較特殊的電動機,因為它的轉子不是旋轉的,而是作直線加速運動的炮彈。

那麼如何產生驅動炮彈的磁場,並讓電流經過炮彈,使它獲得前進的動力呢?一個最簡單的電磁炮設計如下:用兩根導體制成軌道,中間放置炮彈,使電流可以通過三者建立迴路。

把這個裝置放在磁場中,並給炮彈通電,炮彈就會加速向前飛出。在2023年,美國西屋公司為“星球大戰”建造的實驗電磁炮基本就是這樣的結構。它把質量為300克的炮彈加速到了每秒約4千米。

如果是在真空中,這個速度還可提高到每秒8~10千米,這已經超過了第一宇宙速度,具備了作為一種新型航天發射裝置的理論資格

電磁炮的工作原理是怎樣的?

5樓:廣西師範大學出版社

電磁炮是這樣一種裝置:利用強大的電磁力來加速彈丸,使彈丸高速射向目標並將其摧毀。

電磁炮的發射原理同普通電動機的工作原理是一樣的。我們都知道電動機由定子和轉子兩大部分組成。通電後,電流通過定子上的線圈而產生電磁力,而轉子就在電磁力的推動下高速運轉起來。

在這裡,我們把電磁炮看作一臺特殊的“電動機”。炮身相當於電動機的“定子”,炮彈相當於電動機的“轉子”。電磁炮的炮身是兩條長長的平行銅導軌,炮彈就夾在這兩條導軌的中間。

導軌通電後產生一個強大的電流,此電流沿其中一條導軌輸入,流經炮彈,然後再由另外一條導軌返回;這樣,便在這兩條導軌之間形成一個強大的磁場;而該磁場與炮彈中的電流相互作用,產生一個強大的電磁力;此電磁力推動著炮彈沿導軌高速前進,並且日其執行速度越來越高,炮彈就這樣被**出去。所以電磁炮又叫“軌道炮”。

由於電磁推力大,所以電磁炮的炮彈能夠達到很高的速度。美國的兩個電磁炮實驗室已經將3克重的彈丸加速到每秒11千米,另外還將300克重的彈丸加速到每秒4千米。我們知道,一般火炮的射出速度只有每秒0.

8千米左右,步***的射出速度也只有每秒1千米左右。

由於電磁力很均勻,故電磁炮的彈丸在飛行中比較穩定;又由於在發射時不出火焰和煙霧,也不產生衝擊波,所以電磁炮的隱蔽性好;電磁炮可以根據目標的特徵快速調節電磁力的大小;另外,電磁炮也比較經濟。常規火炮的發射藥每產生1兆焦耳能量大約需耗資10美元,而用電磁炮只需0.1美元。

電磁炮的發展受到各軍事強國的高度重視,例如在美國的“戰略防禦計劃”中,對電磁炮的研製佔有重要地位。

不過,從電磁炮的當前發展水平來看,距離實戰要求仍有一定的距離。例如:實戰要求能將3千克重的彈丸加速到每秒15~30千米的速度,而目前的實際水平距離這個要求還差得很多;目前的電磁炮導軌材料還不夠強固,彈丸高速掠過時,往往會使導軌發生剪下、變形甚至熔化;高速飛行的電磁炮彈丸在穿過大氣層時,容易被燒蝕;目前仍處於試驗階段的天基電磁炮**系統,其重量太大,其費用也極高。

電磁炮從結構上可分為電磁軌道炮、電磁線圈炮和電磁“重接”炮。

其中,電磁軌道炮是目前發展較為迅速的一種電磁炮,它主要由兩條平行的導軌和在導軌之間滑動的微型射彈以及射彈電樞等組成。導軌作為電磁軌道炮的線性電磁推進加速器,當發射時,導軌和射彈電樞被通上巨大的瞬時電流,在導軌間形成強電磁場,由電磁相互作用使導軌加速器產生巨大的加速力,從而使導軌間的微型射彈加速,並以極高的速度發射出去,實現與目標直接碰撞,靠相對碰撞產生的巨大動能摧毀目標。

目前,美國有多家機構在從事電磁軌道炮的研究工作,並取得了一些重大進展。電磁線圈炮也叫同軸線圈加速炮,是最早製造的電磁炮,在20世紀初就已能做到將10千克重的炮彈加速到100米/秒。

在70年代中期,前蘇聯的科學家已能將1.3克重的金屬環加速到4.9千米/秒。

線圈炮由環繞於炮膛的一系列固定加速線圈與環繞微型射彈的彈載運動線圈組成,當這些線圈按順序加電時,產生運動磁場,使處在磁場中的微型射彈加速發射出去。電磁“重接”炮簡單地說就是利用兩個磁場重新結合產生新的更大容積的磁場結構,來加速發射微型射彈。“重接”炮是天基超高速電磁炮的備選方案。

除美國以外,俄羅斯、澳大利亞、英國、德國、日本和以色列等國也在開展電磁炮技術的研究。

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