电磁炮的原理是什么?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2021/04/17 19:10:15

电磁炮的原理是什么?

电磁炮可区分为轨道炮、线圈炮和磁重接炮.
        电磁炮基本原理:位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动,同时,如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动,导线上也会产生电流.这就是著名的法拉第电磁感应定律.
        电磁炮可以看做一种比较特殊的电动机,因为它的转子不是旋转的,而是作直线加速运动的炮弹.

1.轨道炮
        如图1所示,电磁轨道炮由两条联接着大电流源的固定平行导轨和一个沿导轨轴线方向可滑动的电枢组成.发射时,电流由一条导轨流经电枢,再由另一条导轨流回,而构成闭合回路.
        强大的电流流经两平行导轨时,在两导轨间产生强大的磁场,这个磁场与流经电枢的电流相互作用,产生强大的电磁力,该力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿导轨加速运动,从而获得高速度.
      根据毕奥-萨伐尔定律和安培定律可推得,电枢受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比,即:F=kI2
        由此可见,要想获得弹丸的高速度,必须供给轨道强大的电流.通常该电流的数值在兆安级,而电流的脉冲宽度在毫秒数量级.

2.线圈炮
        如图2所示,同轴线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定的加速线圈与环绕于弹丸的弹载运动线圈(弹丸线圈)构成.它利用加速线圈与弹丸线圈之间互感时产生的电磁力作为弹丸的加速力.
        当给加速线圈突然加上电流时在弹线圈内会产生相应的感应电流,这时两个线圈相当于两个电磁铁,它们相互排斥,弹丸线圈受到的这个排斥力就是加速力.发射时依次给加速线圈供电,于是产生沿炮身管运动的磁场,这个磁场与弹丸线圈中感应电流激励的磁场相互作用,产生连续的加速力,从而使弹丸加速运动.
        需要说明的是,加速线圈与弹丸线圈之间的相互作用,相当于两个磁体间的相互作用,既可以相斥也可以相吸,可使弹丸加速也可使弹丸减速.因此,必须保证使加速线圈产生的磁场与弹丸线圈的运动位置精确同步.

3.重接炮
        重接炮是电磁炮的一种新形式,目前只有美国对单级重接炮进行了一些理论研究.单级重接炮由上下两个长方形同轴线圈组成,其间有一间隙.
        发射体为一长方体,可穿过两线圈的间隙作加速运动.重接炮综合了线圈炮能发射大质量弹丸、以及轨道炮能发射超高速弹丸的优点,还可赋予弹丸更高的加速力峰值,且使平均加速力与峰值加速力之间相差不大,从而使弹丸获得均匀的加速度,重接炮被认为是未来天基超高速电磁炮的结构形式.