041110211 电磁炮工作原理及发展简述.doc

电磁炮工作原理及发展简述041110211王之光摘要:在简述了电磁炮发展历史的基础上,阐述了电磁炮的结构类型、工作原理以及特点,随后介绍了电磁炮发展现状和发展前景。关键词:电磁炮;电磁轨道炮;同轴线圈炮;重接炮Abstraction:icGun(EMG)isintroducedbrieflyfirst,thenthestructure,,:icGun;RailGun;Coilgun;ReconnectingGun引言电磁炮是近年来研制的新型武器,是利用电磁加速技术制成的一种先进的动能杀伤武器。它与传统的火炮相比有根本性的区别,传统的火炮是利用***燃烧产生的燃气压力,推动其中的炮弹来进行发射的。而电磁炮是利用电磁力作用,将炮弹发射出去。这样,电磁炮较之传统火炮可以大大提高炮弹的速度和射程,理论上可以达到光速,当然在实际中是不可能的。在电磁炮出现后,世界各国军事家们都给予了强烈的关注。自20世纪80年代初期以来,电磁炮在新式武器的发展计划中,已成为越来越重要的部分。一,电磁炮结构类型、工作原理以及特点电磁炮(icGun)是利用电磁发射技术来发射超高速炮弹并以其动能打击目标的动能武器系统。按照结构的不同,电磁炮可分为电磁轨道炮,交流同轴线圈炮和磁感应线重接炮三种形式。电磁轨道炮电磁轨道炮也叫做导轨炮,它利用的是直流电动机的原理。如图1所示。有两根宽为a、间距为b、长为l的互相平行的铜金属导轨,电枢可在两导轨间滑动。电源、电枢和导轨通过导线连成回路。当接通电源时电流沿着一条导轨流经电枢,再由另一条导轨流回,从而构成闭合回路。强大的电流流经两平行导轨时,在两导轨之间产生强大的磁场,在电枢后方磁力线垂直纸面向下,该磁场与流经电枢的电流相互作用,产生强大的洛伦兹力,洛伦兹力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿着导轨加速运动,从而获得炮弹的超高速度。图2左导轨的横截面若假设输入的电流强度I顺定不变并且忽略轨道厚度,则可以把轨道看成是宽为a的半无限长均匀载流薄板。图2为轨道的截面图,此时载流薄板可以看作无数多个载流直导线组成,根据Biot-Savart(毕奥-萨伐尔)定律可以求得图中P点的总磁感应强度图2左导轨的横截面(1)由导轨的对称性可知,x轴上任一点的磁感应强度的方向是沿y轴负方向。根据安培力公式,电枢和弹丸所受的力指向z轴正方向,大小是(2)可以看出,电枢和弹丸所受安培力的大小与电流强度的平方成正比。忽略摩擦等因素的影响,电枢和弹丸的加速度为安培力与其总质量之比。假设两者在入口时的速度是0,出口时速度为v,导轨的长度是L,则(3)由于如前所述安培力与电流强度的平方成正比,显然根据式(3)出口速度v的大小与电流强度I的大小成正比。因此要获得很高的出口速度需要能提供很高电流强度的电源,效率较低,还有待改进;其优点是电枢在导轨上的整个过程都在加速,因而可提高空间利用率。交流同轴线圈炮交流同轴线圈炮是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。图3同轴线圈炮原理如图3所示,同轴线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定的