電磁炮簡(jiǎn)介完整版本

電磁炮簡(jiǎn)介電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器。與傳統(tǒng)的大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的作用力，其作用的時(shí)間要長(zhǎng)得多，可大大提高彈丸的速度和射程。因而引起了世界各國(guó)軍事家們的關(guān)注。自20世紀(jì)80年代初期以來，電磁炮在未來武器的發(fā)展計(jì)劃中，已成為越來越重要的部分。電磁炮利用電磁力(洛侖茲力)沿導(dǎo)軌發(fā)射炮彈的武器。它主要由能源、加速器、開關(guān)三部分組成。能源通常采用可蓄存10～100兆焦耳能量的裝置。目前實(shí)驗(yàn)用的能源有蓄電池組、磁通壓縮裝置、單極發(fā)電機(jī)，其中單極發(fā)電機(jī)是近期內(nèi)最有前途的能源。加速器是把電磁能量轉(zhuǎn)換成炮彈動(dòng)能，使炮彈達(dá)到高速的裝置。主要有：使用低壓直流單極發(fā)電機(jī)供電的軌道炮加速器和離散或連續(xù)線圈結(jié)構(gòu)的同軸同步加速器兩大類。開關(guān)是接通能源和加速器的裝置，能在幾毫秒之內(nèi)把兆安級(jí)的電流引進(jìn)加速器中，其中的一種是由兩根銅軌和一個(gè)可在其中滑動(dòng)的滑塊組成。早在19世紀(jì)，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)在磁場(chǎng)中的電荷和電流會(huì)受到洛侖茲力的作用。20世紀(jì)初，有人提出利用洛侖茲力發(fā)射炮彈的設(shè)想。在兩次世界大戰(zhàn)中，法國(guó)、德國(guó)和日本都曾研究過電磁炮。第二次世界大戰(zhàn)以后，其他國(guó)家也進(jìn)行過這方面的研究。自70年代初以來，與電磁發(fā)射有關(guān)的技術(shù)取得了重大進(jìn)展。澳大利亞國(guó)立大學(xué)建造了第一臺(tái)電磁發(fā)射裝置，將3克重的塑料塊（炮彈）加速到6000米/秒的速度。此后，澳、美科學(xué)家制造了不同類型的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行過多次發(fā)射實(shí)驗(yàn)。用單極發(fā)電機(jī)供電的電磁炮，已能把318克重的炮彈加速到4200米/秒的速度。磁通壓縮型電磁炮已能將2克重的炮彈加速到11000米/秒的速度?；驹黼姶排谠硎疽鈭D電磁炮的原理非常簡(jiǎn)單，19世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)，位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線在通電時(shí)會(huì)受到一個(gè)力的推動(dòng)，同時(shí)，如果讓導(dǎo)線在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線上也會(huì)產(chǎn)生電流。這就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律。正是根據(jù)這一定律人們發(fā)明了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)子不是旋轉(zhuǎn)的，而是作直線加速運(yùn)動(dòng)的炮彈。那么如何產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)炮彈的磁場(chǎng)，并讓電流經(jīng)過炮彈，使它獲得前進(jìn)的動(dòng)力呢？一個(gè)最簡(jiǎn)單的電磁炮設(shè)計(jì)如下：用兩根導(dǎo)體制成軌道，中間放置炮彈，使電流可以通過三者建立回路。把這個(gè)裝置放在磁場(chǎng)中，并給炮彈通電，炮彈就會(huì)加速向前飛出。在1980年，美國(guó)西屋公司為“星球大戰(zhàn)”建造的實(shí)驗(yàn)電磁炮基本就是這樣的結(jié)構(gòu)。它把質(zhì)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(gè)速度還可提高到每秒8~10千米，這已經(jīng)超過了第一宇宙速度，具備了作為一種新型航天發(fā)射裝置的理論資格。技術(shù)問題將這一理論上的可能變?yōu)閷?shí)際，還需要解決以下幾個(gè)問題：首先，那臺(tái)實(shí)驗(yàn)電磁炮的加速度太大，人無法承受。這個(gè)問題只有一個(gè)解決方法，那就是延長(zhǎng)加速時(shí)間。然而這必須以采用更長(zhǎng)的軌道為代價(jià)。由于人體只能承受大約3倍重力加速度的長(zhǎng)時(shí)間加速，滿足人體耐受能力的電磁炮所需的軌道長(zhǎng)度(經(jīng)計(jì)算，為達(dá)到第一宇宙速度，約需1000千米！)在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)。第二，如果把電磁炮水平安裝在地面上，飛出炮口后的炮彈仍然會(huì)在大氣阻力下很快減速，難以順利達(dá)到環(huán)繞地球軌道，為此，用于航天發(fā)射的電磁炮必須將出口設(shè)置在空氣稀薄的高山之巔。第三，目前電磁炮能夠發(fā)射的炮彈質(zhì)量仍然不大，這是加速能力不足造成的。加速炮彈的力與磁場(chǎng)和電流之積成正比，要獲得足夠強(qiáng)的加速磁場(chǎng)一般靠超導(dǎo)磁體。用超導(dǎo)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)已是相對(duì)成熟的技術(shù)，但超導(dǎo)磁體需要冷卻到很低溫度(如液氦溫度，約-269°C)才能發(fā)揮作用，這對(duì)于軍事應(yīng)用是個(gè)問題，因?yàn)闀?huì)大大降低發(fā)射裝置的靈活性，但作為固定使用的航天發(fā)射裝置，基本上可以不必考慮這些，而且如果高溫超導(dǎo)強(qiáng)磁體能夠研制成功，對(duì)低溫條件的要求也可放寬。關(guān)于電磁炮的第四個(gè)技術(shù)問題和第三個(gè)相關(guān)，因?yàn)樵诖艌?chǎng)不夠強(qiáng)的情況下，要想提高加速能力就只能讓炮彈通過足夠大的電流。于是就產(chǎn)生了大電流發(fā)熱和炮身燒蝕等麻煩。幸好這些麻煩對(duì)于航天發(fā)射不太重要，因?yàn)樽鳛槲淦鞯碾姶排诘脟?yán)格限制長(zhǎng)度，而作為發(fā)射工具，幾千米甚至十幾千米的炮身并不算問題，只是對(duì)建設(shè)施工時(shí)的作業(yè)精度要求較高罷了。此外，延長(zhǎng)軌道也可使炮彈承受的加速度降低。經(jīng)過計(jì)算，用5千米長(zhǎng)的軌道使炮彈由靜止加速到第一宇宙速度，加速度是重力加速度的600倍，這已經(jīng)比普通迫擊炮發(fā)射時(shí)的加速度還小了，可人顯然還是無法忍受，而長(zhǎng)1000千米的加速軌道在地球上幾乎無法建造，因此用電磁炮發(fā)射人的想法還是放棄算了。最后，有人覺得建造公里級(jí)的長(zhǎng)度，配備強(qiáng)磁場(chǎng)的加速軌道可能會(huì)有技術(shù)困難，但這只是不了解人類現(xiàn)有技術(shù)水平的臆測(cè)，實(shí)際上為數(shù)眾多的粒子加速器、對(duì)撞機(jī)等多半具有幾千米，甚至幾十千米長(zhǎng)的加速和聚能環(huán)。而且它們除了對(duì)環(huán)道施工的精度要求極高外，各轉(zhuǎn)彎和控制點(diǎn)等處也均需要設(shè)置強(qiáng)磁場(chǎng)。換句話說，在建造宇宙電磁炮的基本技術(shù)方面，人們?cè)缫殉浞终莆樟?，僅僅是所用領(lǐng)域不同而已。真正的困難倒是，從來沒誰把超級(jí)加速器放在高寒山區(qū)，而且青藏高原的交通條件目前也不大好。至于電磁炮的發(fā)射成本，如果不考慮產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的低溫液體費(fèi)用，僅僅是電和不可回收的炮彈殼體而已，日常維護(hù)成本也大概和同長(zhǎng)度的高速地鐵相仿，最多開口處的一小段需要配備專職掃雪人員，要么加個(gè)活動(dòng)蓋子，也就都解決了。特點(diǎn)(1)電磁推動(dòng)力大，彈丸速度高。電磁發(fā)射的脈沖動(dòng)力約為火炮發(fā)射力的10倍,所以用它發(fā)射的彈丸速度很高。一般火炮的射擊速度約為0.8千米/秒，步槍子彈的射擊速度為l千米/秒。而電磁炮可將3克重的彈丸加速到11千米/秒，將300克的彈丸加速到4千米/秒。有的專家甚至預(yù)言，將來的速度可達(dá)100千米/秒。速度對(duì)于天基反導(dǎo)彈系統(tǒng)來說尤為重要。因?yàn)闄谳d器的速度越高，不僅攔截的效率高。而且可大大減少天基武器的數(shù)量。電磁炮結(jié)構(gòu)(2)彈丸穩(wěn)定性好。電磁炮彈丸在炮管中受到的推力是電磁力,這種力量是非常均勻的，而電磁推力容易控制，所以彈丸穩(wěn)定性好，這有利于提高命中精度。（3）隱蔽性好。電磁炮在發(fā)射時(shí)不產(chǎn)生火焰和煙霧，也不產(chǎn)生沖擊波，所以作戰(zhàn)中比較隱蔽，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。而且，它采用低級(jí)燃料作能源，而不是常規(guī)火藥。這有利于發(fā)射陣地的安全、(4)彈丸發(fā)射能量可調(diào)?？筛鶕?jù)目標(biāo)性質(zhì)和射稱大小可快速調(diào)節(jié)電磁力的大小，從而控制彈丸的發(fā)射能量。(5)比較經(jīng)濟(jì)。與常規(guī)武器比較，火炮發(fā)射藥產(chǎn)生每焦耳能量需要10美元，而電磁炮只需要0.1美元。如果與其他太空武器相比，電磁炮就更經(jīng)濟(jì)了。分類：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(gòu)成。根據(jù)通電線圈之間磁場(chǎng)的相互作用原理而工作的。加速線圈固定在炮管中，當(dāng)它通入交變電流時(shí)，產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)就會(huì)在彈丸線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與加速線圈電流的磁場(chǎng)互相作用，產(chǎn)生磁場(chǎng)力，使彈丸加速運(yùn)動(dòng)并發(fā)射出去。軌道炮軌道炮（RailGun）或譯磁軌炮、導(dǎo)軌炮由法國(guó)人維勒魯伯于1920年發(fā)明，是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發(fā)射出去。它由兩條平行的長(zhǎng)直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊作為彈丸。當(dāng)兩軌接入電源時(shí)，強(qiáng)大的電流從導(dǎo)軌流入，經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會(huì)以很大的速度（理論上可以到達(dá)亞光速)射出，這就是軌道炮的發(fā)射原理，軌道炮是電磁炮最常見的式樣。電磁炮是利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器，與傳統(tǒng)的大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的作用力，其作用的時(shí)間要長(zhǎng)得多，可大大提高彈丸的速度和射程。因而引起了世界各國(guó)軍事家們的關(guān)注。自80年代初期以來，電磁炮在未來武器的發(fā)展計(jì)劃中，已成為越來越重要的部分。電熱炮電熱炮的原理完全不同于上述兩種電磁炮，其結(jié)構(gòu)也有多種形式。最簡(jiǎn)單的一種是采用一般的炮管，管內(nèi)設(shè)置有接到等離子體燃燒器上的電極，燃燒器安裝在炮后膛的末端。當(dāng)?shù)入x子體燃燒器兩極間加上高壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(fā)。蒸發(fā)后的材料變成過熱的高壓等離子體，從而使彈丸加速。重接炮重接炮是一種多級(jí)加速的無接觸電磁發(fā)射裝置，沒有炮管，但要求彈丸在進(jìn)入重接炮之前應(yīng)有一定的初速度。其結(jié)構(gòu)和工作原理是利用兩個(gè)矩形線圈上下分置，之間有間隙，長(zhǎng)方形的“炮彈”在兩個(gè)矩形線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受到強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用，穿過間隙在其中加速前進(jìn)。重接炮是電磁炮的最新發(fā)展形式。研制用電磁炮發(fā)射宇宙飛船的設(shè)想圖在1845年，查爾斯·惠斯通制作出了世界第一臺(tái)磁阻直流電動(dòng)機(jī)，并用它把金屬棒拋射到20米遠(yuǎn)。此后，德國(guó)數(shù)學(xué)家柯比又提出了用電磁推進(jìn)方法制造“電氣炮”的設(shè)想。而第一個(gè)正式提出電磁發(fā)射/電磁炮概念并進(jìn)行試驗(yàn)的是挪威奧斯陸大學(xué)物理學(xué)教授伯克蘭。他在1901年獲得了“電火炮”專利。1920年，法國(guó)的福瓊·維萊普勒發(fā)表了《電氣火炮》文章。幾乎同時(shí)，美國(guó)費(fèi)城的電炮公司研制了用于火炮的電磁加速器。二戰(zhàn)期間，在軍事需求的刺激下，德國(guó)、日本都研制過電磁炮。德國(guó)的漢斯萊曾將10克彈丸用電磁炮加速到1.2公里/秒的初速。但是在2戰(zhàn)后，關(guān)于電磁炮的消息就比較少了，人們似乎更加關(guān)心磁懸浮與高溫超導(dǎo)技術(shù)了。糾其原因，大概是解決不了瞬時(shí)巨大能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和小型化問題，20世紀(jì)70年代，澳大利亞國(guó)立大學(xué)的查里德·馬歇爾博士運(yùn)用新技術(shù)，把3克彈丸加速到了5.9公里/秒。這一成就從實(shí)驗(yàn)上證明了用電磁力把物體推進(jìn)到超高速度是可行的。他的成就1978年公布后，引起了各國(guó)軍方的特別關(guān)注，美國(guó)國(guó)防委員會(huì)得出“未來高性能武器必然以電能為基礎(chǔ)”的結(jié)論。美國(guó)防部成立了“電磁炮聯(lián)合委員會(huì)”，協(xié)調(diào)軍隊(duì)、能源部、國(guó)防原子能局及戰(zhàn)略防御倡議機(jī)構(gòu)分散進(jìn)行的電炮研究工作。1992年，美國(guó)已把一門口徑90毫米、炮口動(dòng)能9兆焦的電磁炮樣炮推到尤馬靶場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。電磁炮從實(shí)驗(yàn)室到靶場(chǎng)說明，電源小型化技術(shù)已有所突破。用途電磁炮作為發(fā)展中的高技術(shù)兵器，其軍事用途十分廣泛．（一）用于天基反導(dǎo)系統(tǒng)：電磁炮由于初速度極高，可用于摧毀空間的低軌道衛(wèi)星和導(dǎo)彈，還可以攔截由艦只和裝甲發(fā)射的導(dǎo)彈．因此，在美國(guó)的“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃中，電磁軌道炮成為了一項(xiàng)主要研究的任務(wù)．（二）用于防空系統(tǒng)：美軍認(rèn)為可用電磁炮代替高射武器和防空導(dǎo)彈遂行防空任務(wù)．美國(guó)正在研制長(zhǎng)7.5米、發(fā)射速度為500發(fā)/分、射程達(dá)幾十千米的電磁炮，準(zhǔn)備替代艦上的“火神——方陣防空系統(tǒng)”．用它不僅能打擊臨空的各種飛機(jī)，還能在遠(yuǎn)距離攔截空對(duì)艦導(dǎo)彈．英國(guó)也正在積極研制用于裝甲車的防空電磁炮．（三）用于反裝甲武器：美國(guó)的打靶試驗(yàn)證明，電磁炮是對(duì)付坦克裝甲的有效手段．發(fā)射質(zhì)量為50克、速度為3km/s的炮彈，是非常優(yōu)良的反裝甲武器．（四）用于改裝常規(guī)火炮：隨著電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統(tǒng)，可大大提高火炮的射程．美國(guó)利用這一技術(shù)，已將火炮射程加大到150km．試射2010年12月11日消息，美國(guó)海軍10日宣布成功試射電磁炮，這種電磁炮的炮彈速度達(dá)5倍音速，射程遠(yuǎn)達(dá)110海里(200公里)。美國(guó)海軍研究部門負(fù)責(zé)人卡爾(NevinCarr)少將表示：“這次試射成功，對(duì)未來將這先進(jìn)武器運(yùn)用于海上又往前邁進(jìn)一步?！边@項(xiàng)未來武器的推力來自電流，讓非爆裂性子彈順著彈道，以超音速發(fā)射出去。試射地點(diǎn)在美國(guó)弗吉尼亞州達(dá)格倫海軍地對(duì)武器中心(DahlgrenSurfaceWarfareCenter)。

最新這項(xiàng)測(cè)試包括33兆焦耳射擊，為爆破嘗試能量最高的一次，且是上一次2008年1月測(cè)試的3倍。1兆焦耳相當(dāng)于1噸重的車，以每小時(shí)160公里速度沖撞墻壁所釋放出來的能量?？柋硎荆骸?3兆焦耳試射，意味海軍將可在至少110海里的距離發(fā)射炮彈，讓水手與海軍保持安全對(duì)峙距離，遠(yuǎn)離險(xiǎn)境。”前景電磁炮由于電磁炮具有上述特點(diǎn)，所以，所以才被世界各國(guó)海軍所相中，把它作為未來新式武器，它的應(yīng)用前景廣泛。1.電磁炮可用于天基反導(dǎo)系統(tǒng)。由于電磁炮初速度極高，可用于摧毀低軌道衛(wèi)星和導(dǎo)彈，也還可以用它來攔截軍艦發(fā)射的導(dǎo)彈．2.用于防空系統(tǒng)。由于電磁炮初速度高，射速也高，所以，有軍事專家美軍認(rèn)為可用電磁炮代替高射武器和防空導(dǎo)彈，執(zhí)行防空任務(wù)．如美國(guó)正在研制一種電磁炮，其發(fā)射速度為500發(fā)/分，射程達(dá)幾十千米的電磁炮，準(zhǔn)備替代艦上的“密集陣防空系統(tǒng)”．用它不僅能打擊臨空的各種飛機(jī)，還能在遠(yuǎn)距離攔截空對(duì)艦導(dǎo)彈．英國(guó)也正在積極研制用于裝甲車的防空電磁炮．3.用于反坦克武器。由于電磁炮初速極高，所以，它的穿甲能力極強(qiáng)，能有效地穿過坦克裝甲，成為反坦克厲器。美國(guó)曾進(jìn)行過電磁炮打靶試驗(yàn)：電磁炮發(fā)射質(zhì)量為50克、速度為3km/s的炮彈，可穿透25.4mm厚的裝甲．有關(guān)資料還報(bào)道，用一種電磁炮做試驗(yàn)，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(qiáng)的穿透能力，是非常優(yōu)良的反坦克武器．4.用于裝備炮兵部隊(duì)。隨著電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統(tǒng)，可大大提高火炮的射程，這樣．電磁炮可望裝備炮兵部隊(duì)。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也對(duì)電磁炮感興趣。美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)經(jīng)常在海外執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，需要電磁炮這樣的遠(yuǎn)程快速打擊武器，對(duì)沿岸作戰(zhàn)的士兵進(jìn)行火力支援。美國(guó)陸軍也在研發(fā)較小型的電磁炮用于陸戰(zhàn)。5.用于裝備海軍艦艇。由于電磁炮具有的特點(diǎn)，它有望替代火炮，成為新型艦炮，裝備海軍艦艇。美國(guó)海軍準(zhǔn)備將電磁炮裝備美國(guó)艦艇，美國(guó)的軍事有專家認(rèn)為，電磁炮有可能成為為未來美國(guó)海軍新式武器。所以，美國(guó)前海軍作戰(zhàn)部長(zhǎng)拉夫黑德上將稱它為會(huì)帶來“海軍戰(zhàn)法的革命。”試射美國(guó)試射電磁炮北京時(shí)間2010年12月12日消息，美國(guó)研發(fā)的強(qiáng)力武器電磁軌道炮離成功再次邁進(jìn)了一步。海軍在前日的試射中，將電磁炮以音速5倍的極速，擊向200公里外目標(biāo)，射程為海軍常規(guī)武器的10倍，且破壞力驚人，是至今試射的最佳成果。美軍目標(biāo)在8年內(nèi)進(jìn)行海上實(shí)測(cè)，并于2025年前正式配備于軍艦上。美國(guó)海軍前日在弗吉尼亞州達(dá)爾格倫水面作戰(zhàn)中心，先后兩次試射電磁炮。電