文档介绍：新概念动能武器----电磁炮
引言
近年来, 由于高新技术的普遍应用, 许多鲜为人知的新概念火炮随之诞生。其中, 电磁炮因其性能奇特、威力巨大而成为新概念武器家族中的一个重要成员。
电磁炮是现代战争中的一代新概念武器, 目前国外的技术发展已达到实用阶段。用物理学中关于电流的磁场、电磁感应和涡流的基本理论。
美国在该领域一直处于领先地位
美海军工程师在弗吉尼亚州的达尔格伦海军水面作战研究中心,成功试射首门由军工企业制造的电磁轨道炮原型
电磁轨道炮,上图为炮弹出膛的瞬间
1 电磁炮原理与分类
电磁炮是一种利用电磁力推动弹丸运动的新概念火炮, 由于它能将弹丸加速到极高的速度, 因此被称为动能杀伤武器。
法拉第电磁感应定律是电磁炮的理论基础, 根据结构的不同, 电磁炮可分为轨道炮、线圈炮和重接炮。
1. 1 轨道炮工作原理
轨道炮是电磁炮中结构和原理最为简单的一类。
简单轨道炮主要有两条平行的金属轨道、电枢、弹丸和大功率脉冲电源组成。轨道一般是耐磨损、抗烧蚀的良导体; 电枢是高导电率的金属、等离子体或金属与等离子体的混合体, 电枢与轨道之间具有良好的电接触, 使电源、轨道和电枢之间构成电气回路; 大功率脉冲电源一般具有兆瓦级的脉冲功率。
当大功率脉冲电源向轨道、电枢回路供电时, 假定回路中的电流方向i如图所示, 根据平行导线的磁场分布可知, 轨道间的磁场方向B 如图所示,作用在电枢上的力F 的大小和方向可由左手定则判断出来,如果假定电枢和弹丸的总质量和加速度分别为为m、a, 轨道的自感梯度为L,则作用在电枢和弹丸上的力的大小F=ma=
1. 2 线圈炮工作原理
线圈炮也被称为“同轴加速器”, 主要由沿导向板条轴向排列的若干驱动线圈、弹载线圈、弹丸和脉冲驱动电源组组成。弹载线圈绕在弹丸上, 每个驱动线圈分别由各自的驱动电源依次供电。
线圈炮原理示意图
当电源给驱动线圈施加脉冲电流时, 驱动线圈中电流的突变, 在弹载线圈中产生感应电流和磁场,两个线圈的磁场相互作用产生安培力, 使线圈彼此有电磁力的相互作用。
由于驱动线圈是固定的, 因此弹载线圈便携带弹丸运动, 运动方向则由两个线圈中的电流方向和两者之间的相对位置决定。
如果将驱动线圈和弹载线圈等效为两个电磁铁,那么两个线圈磁场的相互作用如下图所示
当弹载线圈和弹丸位于驱动线圈左侧时, 两者相吸, 弹丸受到向右的吸引力而向右运动, 在弹丸通过驱动线圈中心横截面以前, 两个线圈之间的磁耦合增强, 互感增加, 弹丸所受到的向右的力随之增加, 弹丸将作变加速运动, 速度迅速增加; 当弹丸通过驱动线圈中心横截面以后, 由于两个线圈之间的磁耦合降低, 互感的减少, 弹丸受力的方向改变, 弹丸受到向左的吸力作用而减速。