电磁炮
电磁波与电磁炮课件
电磁炮用途及特点
在军事方面的用途
战略反导---防天 战术反导---防空 海军应用---反导舰炮 陆军应用---反装甲 空军应用---舰炮 拦击卫星---电磁炮拦截器 航天应用---航天电磁发射
电磁炮现状及前景
PART
FOUR
电磁炮现状及前景
A
近十年来，随着新技术、 新材料的不断发展，电 磁发射技术在发射装置、 发射质量、弹丸速度、 大功率电源等方面的研 究取得了一系列的成果。 当前以美国、俄罗斯、 法国、德国、澳大利亚 等国家研究较为前沿
可以推出弹体线圈在磁 场中受平移力的公式为 利用（5）式可以算出 线圈在螺线管断口处所 受的平移推力为
电磁炮物理原理
弹体为铁磁质材料，设铁磁质弹体b与螺线管相对位 置为x（x<L）利用安培环路定律，x处H大小为
穿过弹体截面的磁通为
根据磁通连续定理，穿过每一匝线圈的磁通量等 于上式，从而得到螺线管的电感为
16
电磁炮用途及特点
传统火炮 vs 电磁炮
火炮很难超过2千米/秒，电磁炮可达几十千米/秒 火炮最远为185千米，电磁炮为370千米 火炮为20兆焦耳，电磁炮为32-64兆焦耳 火炮需要10美元，电磁炮需要0.1美元 火炮化学能转换效率仅20%，电磁炮电能转换效率达50% 战俘巡航导弹 245米/秒 声音速度 340米/秒 一般步枪子弹 710米/秒 一艘舰炮弹丸 900米/秒 电磁炮弹丸 2500米/秒
A
B
C
脉冲功率电源 轨道和电枢的 载弹丸技术
技术
可靠性技术
展望
• 尽管电磁炮目前仍处于研究阶段，但前景乐观。 考虑到各个国家对军事力量的培养与新技术领域 的开辟，人类必将突破技术瓶颈，迎来电磁武器 全面发展的时代。
电磁炮的基本原理 -回复
电磁炮的基本原理-回复什么是电磁炮?电磁炮是一种利用电磁感应原理将电能转化为动能的武器装置。
它主要由电源系统、电磁加速器和发射系统组成。
电源系统提供高能电流，经过一系列的处理供给电磁加速器；电磁加速器则通过利用电磁感应产生强大的磁场，瞬间加速电磁飞体；发射系统则将电磁飞体推出炮管。
电磁炮的基本原理是电磁感应。
电磁感应是指当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势。
利用这一原理，电磁炮通过在导体附近产生强磁场，使得导体中的电子受到磁场的作用力，从而加速运动。
现在让我们详细了解电磁炮的基本原理。
第一步：电源系统电磁炮的电源系统是整个装置的关键部分之一。
在电磁炮中，需要提供高能电流以供电磁加速器使用。
常用的电源系统包括电容器充放电系统和电感器充放电系统。
电容器充放电系统包括一个或多个电容器，它们能够存储电荷。
当电磁炮准备发射时，电容器会通过充电电路被快速充电。
当发射按钮按下时，电容器会通过放电电路迅速释放储存的电荷，形成高能电流。
电感器充放电系统则利用电感器的特性来存储电荷。
电感器是由绕组和磁心组成的，当通电时，绕组会产生磁场。
在储能阶段，绕组通过从电源中吸收电荷来储存能量。
在发射阶段，绕组会释放储存的电荷，形成高能电流。
第二步：电磁加速器电磁加速器是电磁炮的核心部分。
它通过利用电磁感应原理产生强磁场，使得导体中的电子受到磁场的作用力，从而加速运动。
电磁加速器通常由一个或多个线圈组成。
线圈中通过高能电流，产生强磁场。
导体被放置在这一磁场中，并通过线圈的极性变化使得磁场发生变化。
根据电磁感应原理，当导体在磁场中运动时，会产生感应电动势，并且由于磁场的变化，电动势的方向会随之改变。
这样，导体中的电子就会受到感应电动势的作用，加速运动。
通常情况下，导体是一个金属轨道或导线。
通过加速器，高能电流会使得导体中的电子产生大量动能，从而加速飞行。
第三步：发射系统当电磁飞体被加速到足够速度后，它需要通过发射系统被推出炮管。
电磁炮的基本原理 -回复
电磁炮的基本原理-回复电磁炮的基本原理是什么？电磁炮（electromagnetic railgun）是一种基于电磁加速技术的射弹系统，它利用电磁场将射弹加速到极高的速度，并通过这种方式实现长程打击目标的能力。
它的基本原理是利用磁力驱动载荷（射弹），将电能转换为动能，从而实现高速推进。
电磁炮的实现原理可以分为三个部分：电磁场的产生、载荷的驱动和射程的确定。
下面我们一步一步来分析电磁炮的基本原理：1. 电磁场的产生电磁场是电磁炮实现加速的基础。
电磁场是一种由电场和磁场组成的物理场，它能够将电能、化学能等能量形式转化为机械能、热能等其他形式的能量。
电磁炮中的电磁场是由电源、导体和永磁体产生的。
电源：电磁场的产生需要一定的电能，因此电磁炮的电源是其加速驱动的基础。
目前电磁炮的电源主要有化学电池、超级电容器和爆炸磁体发生器等。
导体：导体是电磁炮中电能转换为机械能的关键。
在电磁炮中，导体通常采用铜或铝等良导电材料制成的环状导轨，它们与电源相连形成电路，一般采用并联式电路，以确保电能充足。
导体在电力作用下会发出磁场，因此要选择一定的导体形状和数量，以实现最佳的磁场分布。
永磁体：永磁体是电磁炮中的基本元素之一。
永磁体通过产生磁场，确保载荷（射弹）在导轨上稳定行驶，降低其摩擦力和空气阻力，并影响导轨上的磁场分布。
2. 载荷的驱动载荷（射弹）是电磁炮的重要组成部分，其质量、形态、惯性等特性对电磁炮的性能起决定作用。
载荷的驱动包括转换电能为动能的过程和将载荷在导轨上稳定加速的过程。
转换电能为动能的过程：当电源向导轨导入电流时，导轨成为载荷的加速器。
电流在导轨内运动时，产生的磁场把载荷推开并加速。
因为轨道中电流和载荷的性质不同，载荷在这个磁场中会经历一个向前的作用力。
将载荷在导轨上稳定加速的过程：当载荷进入导轨内时，它将在导轨中受到电流感应的磁场的推动。
导轨中的电磁场是一个频率很高的交流电场，因此在一个周期内，磁场方向是不断变化的。
电磁炮
什么是电磁炮？ 电磁炮的组成结构和性能特点？
电磁炮的发展？
电磁炮的应用前景？
20世纪初，有人提出利用洛仑兹力发射炮弹的设想。在两 次世界大战中，法国、德国和日本都曾研究过电磁炮。第 二次世界大战以后，其他国家也进行过这方面的研究。 1845年，查尔斯· 惠斯通制作出了世界第一台磁阻直流电动 机，并用它把金属棒抛射到20米远。此后，德国数学家柯 比又提出了用电磁推进方法制造"电气炮"的设想。 1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮 把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米，而在真空中， 这个速度还可提高到每秒8~10千米。 2010年12月12日，美国研发电磁轨道炮在海军试射中，将 电磁炮以音速5倍的极速，击向200公里外目标，射程为海 军常规武器的10倍。美军目标在8年内进行海上实测，并于 2025年前正式配备于军舰上。 该实验在弗吉尼亚州达尔格 伦水面作战中心进行，先后两次试射电磁炮。 2014年4月10日，美国海军表示将启动电磁炮海上试射计 划，利用电磁可发射音速七倍的高速轻型炮弹。[3] 该型电 磁炮已在地面展开广泛试射，接下来将安装在美国海军快 速舰“米利诺基特号”，并在2016年进行海上试射。
什么是电磁炮？ 电磁炮的组成结构和性能特点？
电磁炮的发展？
电磁炮的应用前景？
（一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用 于摧毁空间的低轨道卫星和导弹，还可以拦截由舰只和装 甲发射的导弹．因此，在美国的“星球大战”计划中，电 磁轨道炮成为一项主要研究的任务。
（二）用于防空系统：由于电磁炮初速度高，射速也高。 有美军军事专家认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹， 执行防空任务。 （三）用于反装甲武器：美国的打靶试验证明，电磁炮是 对付坦克装甲的有效手段。发射质量为50克、速度为3km/s 的炮弹，是非常优良的反装甲武器。 （四）用于改装常规火炮：随着电磁发射技术的发展，在 普通火炮的炮口加装电磁加速系统，可大大提高火炮的射 程。美国利用这一技术，已将火炮射程加大到150km。
电磁炮实验原理及步骤
电磁炮实验原理及步骤嘿，咱今儿个就来唠唠电磁炮实验的那些事儿哈！你想啊，电磁炮，听着就贼拉酷炫！它的原理呢，其实就像是给弹丸施了魔法，让它“嗖”地一下飞出去。
简单说，就是利用电磁力来推动弹丸啦。
这电磁力可不得了，就像一只无形的大手，猛地一推，弹丸就乖乖听话，高速冲出去咯！那具体咋操作这个电磁炮实验呢？别急，听我慢慢道来。
首先，咱得准备好材料。
像什么线圈啦、电源啦、弹丸啦，这些可一个都不能少。
这就好比做饭得有食材一样，没了它们可不行。
然后呢，把线圈绕好，这可得仔细着点儿，绕得不好可就发挥不出电磁力的威力啦。
这就跟咱系鞋带似的，得系得整整齐齐，不然走路都不利索呢。
接着，把电源接上，让电流在线圈里欢快地跑起来。
这电流就像是给电磁力注入了能量，让它能好好干活儿。
再把弹丸放在合适的位置，就等着电磁力发威，把弹丸给“扔”出去啦。
哎呀，你说这电磁炮实验多有意思啊！就像变魔术一样，能让一个小小的弹丸变得威力无穷。
你说这电磁力是不是很神奇？它看不见摸不着，却能有这么大的本事。
咱生活里也有好多这样神奇的东西呢，平时可能都没注意到。
做这个实验的时候可得注意安全哦，别一不小心弄出啥乱子来。
就像走路得看路一样，可不能马虎。
你想想，要是能成功做出电磁炮实验，那得多有成就感啊！到时候跟小伙伴们炫耀炫耀，那得多牛啊！说不定还能激发你对科学的更大兴趣呢，以后成为个大科学家也说不定哦！咱中国的科技发展得多快啊，这电磁炮说不定以后会有更大的用处呢。
说不定以后打仗都不用枪炮啦，全靠电磁炮，那场面，肯定老震撼了！所以啊，咱可得好好研究研究这电磁炮实验，说不定咱也能为国家的科技进步出一份力呢！你说是不是这个理儿？反正我觉得挺对的。
电磁炮知识点总结
电磁炮知识点总结一、电磁炮的基本原理电磁炮是一种利用电磁学原理产生的力将弹丸加速发射的武器系统。
其基本原理是利用电流通过导电线圈产生的磁场，通过施加洛伦兹力将弹丸加速至高速，并将其发射出去。
具体来说，电磁炮由电源系统、导线圈系统、弹丸和发射系统四个部分组成。
当电流通过导线圈时，产生的磁场将会对弹丸产生洛伦兹力，将其加速至高速，然后通过发射系统将其发射出去。
二、电磁炮的发展历程电磁炮的发展历程可以追溯至19世纪末期。
当时，科学家们开始尝试利用电磁原理制造武器系统，用电磁力发射弹丸。
然而，由于当时电力技术和材料技术的限制，这些早期的电磁炮并未取得实质性的突破。
直到20世纪末期，随着电力技术和材料技术的不断进步，电磁炮逐渐成为现实，成为一种有着极高发展潜力的武器系统。
三、电磁炮的优点1. 高速：电磁炮的弹丸可以达到非常高的速度，相比传统火炮和导弹系统有着显著的速度优势，可以更快速地打击目标。
2. 远程：由于高速的弹丸具有很好的穿透能力，电磁炮可以实现远程精确打击目标，有着超越传统武器系统的射程优势。
3. 精度高：电磁炮的弹丸在发射过程中受到的外力影响较小，因此具有很好的弹道稳定性和射击精度。
4. 杀伤力大：由于高速弹丸的撞击动能巨大，电磁炮具有很强的杀伤力，可以有效打击装甲目标。
5. 简化弹药设计：电磁炮无需使用传统火炮的炸药等化学燃料，可以使用简化的弹药设计，减少了弹药生产难度和成本。
四、电磁炮的挑战1. 能源供应：电磁炮需要耗费大量的电能来推动弹丸，因此其能源供应是一个重要的挑战。
如何有效地提供大功率的电能，成为电磁炮发展的关键问题。
2. 材料技术：电磁炮的运行需要承受巨大的电磁力和热应力，因此需要耐高温、高强、高导电性的材料来制造关键部件，这对材料技术提出了极高的要求。
3. 弹丸设计：高速弹丸的设计制造也是一个挑战，需要考虑材料强度、热稳定性、制造工艺等多个方面的问题。
4. 发射系统设计：电磁炮的发射系统需要具备很高的耐久性和可靠性，这对于系统工程设计和制造都提出了挑战。
电磁炮原理
电磁炮原理电磁炮，又称为磁轨炮，是一种利用电磁力发射物体的武器。
它的原理是利用电流在磁场中产生的力，将物体加速并发射出去。
电磁炮的工作原理可以简单地分为三个步骤，电流产生磁场、磁场加速物体、物体发射出去。
下面我们将详细介绍电磁炮的原理。
首先，电磁炮的核心部件是电磁线圈。
当电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场。
这个磁场的方向可以根据右手定则确定。
在电磁炮中，通常会有多个线圈依次通电，形成一个沿着炮管方向的磁场加速通道。
其次，当物体被放置在电磁炮的炮管内时，电流通过线圈时产生的磁场会对物体施加一个向前的推力。
这个推力会加速物体的运动，使其在炮管内不断加速。
最后，当物体加速到一定速度时，会被迫离开炮管并被发射出去。
这个过程类似于弹射器将物体抛出，只不过电磁炮利用的是电磁力而不是弹簧力。
电磁炮的原理看似简单，但实际上涉及了许多物理学原理。
首先，根据洛伦兹力的原理，电流在磁场中会受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力。
这个力会使得线圈产生的磁场对物体施加一个向前的推力。
其次，根据牛顿第二定律，物体在受到外力作用下会产生加速度。
电磁炮利用这个原理对物体进行加速。
最后，根据动能定理，物体的动能等于其质量乘以速度的平方，电磁炮通过加速物体使其获得了足够的动能，从而能够被发射出去。
除了以上的物理原理，电磁炮的设计也需要考虑许多工程问题。
例如，线圈的设计需要考虑电流的大小、线圈的形状和材料等因素。
此外，电磁炮的发射速度也受到许多因素的影响，如电流的大小、磁场的强度、物体的质量等。
总的来说，电磁炮是一种利用电磁力发射物体的武器，其原理是利用电流在磁场中产生的力加速物体并将其发射出去。
电磁炮的原理涉及了许多物理学和工程学原理，是一种集成了多种学科知识的高科技武器。
电磁炮简介
线圈炮工作原理
• 线圈炮也被称为“同轴加速器”或“形波 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。
• 当平板弹丸以一定速度进入上下驱动线圈之间的 间隙，且完全遮住线圈空心口时(图7a状态)，驱 动电源向驱动线圈充电，使电流在弹丸与驱动线 圈有最大磁耦合时达到最大值，然后切断电源， 此时由于磁力线不能在短时间内渗入或穿过抗磁 性弹丸，驱动线圈的磁力线被弹丸截断，迫使上 下驱动线圈的磁通自成回路，电能以磁能的方式 储存在上下驱动线圈中；弹丸继续运动，当弹丸 的尾部与线圈口径左侧或右侧边缘错开一定距离 时
• (5)工作稳定，重复性好。电磁炮不存在常 规火炮因点火过程和发射药燃烧过程的微 量变化引起的弹丸速度的不稳定，每次发 射均具有相似的重复性。 • (6)弹丸形状多样。由于不需要密闭火药气 体，电磁炮的弹丸不受身管形状的限制， 有的电磁炮甚至没有身管，因此可以根据 需要采用各种形状的弹丸，特别是可以采 用空气阻力小的弹丸，以增大弹丸的存速， 提高弹丸动能。
• 与常规火炮相比，电磁炮具有如下十大优 点： • (1)初速高、动能大。电磁炮作用在弹丸上 的力，在数量级上比传统火炮大一个量级， 且不存在声速的限制。可将质量不等的弹 丸加速到每秒几千公里到每秒上万公里， 极大地提高了弹丸的动能，能更有效地对 付机动目标和进行天基反导。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1992年，美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮样炮推到尤马靶场进行试验。
高速发展
2010年12月6日，美国
飞行速度达到5马赫，飞行加速度达到60000g。
2010年12月12日，美国
音速5倍 200公里外目标 射程为海军常规武器的10倍。
能量
两次试射所生成的能量，分别达33兆和32兆焦耳，打破于 2008年创下的10兆焦耳纪录。1兆焦耳能量相当于1吨重汽 车以时速160公里行驶。 最终实战配备目标是64兆焦耳级电磁炮，射程最远可达321 公里，可让军舰在敌舰射程范围外发动攻击。
谢谢同学们
2013年当地时间10月11日，全球第一艘装备电磁弹射器的美军 福特号航母下水。 据悉，目前世界上已开展研制电磁弹射器的国家仅有美国、英 国、前苏联和中国。
电磁炮
线圈炮
轨道炮
小行星克星
2015年，一段BAE系统公司为美国海军所研制的电磁炮 测试视频在网络上曝光。从测试画面来看，BAE所研制 的电磁炮射出的炮弹就如同一根大钉子，可以轻易击穿 水泥板、汽车，甚至是一次穿透8块钢板，威力惊人。
电磁炮
科技是一把双刃剑
电磁发射
概念Байду номын сангаас
研究现状
中国应用
美国应用
电磁发射
采用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动，是电磁炮 的一种形式。 机械弹射：弹簧、皮筋等。 能量弹射：子弹、磁悬浮列车等。
研究现状
大载荷物体 速度不是很高 发射频率低
结构不同
电磁弹射应用大载荷的短程加速,比较典型的是航空母舰上 的舰载飞机起飞弹射
二战期间，德国的汉斯莱曾将10克弹丸用电磁炮加速到1.2公里/秒的初速。
20世纪70年代初，澳大利亚将 3克重的塑料块（炮弹）加速到6000米/秒的速度。 磁通压缩型电磁炮已能将 2克重的炮弹加速到11000米/秒的速度。 20世纪70年代，澳大利亚3克弹丸加速到了5.9公里/秒。 1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米。
中国发展
• 中国已完成电磁弹射技术的系 统研究和相关试验。
• 2015年建造两艘常规动力航母
• 2020年将建核动力航母 • 再过10年中国将能在太平洋与 美国的海军实力相当。
美国发展
1988年美国海军与卡曼航空航天公司曾计划联合研制航母舰载 电磁弹射器模型,指标是在3s的加速时间内,把重达36 T的全载F - 14战机加速到150节（约228公里每小时）。
2014年4月10日，美国
音速七倍的高速轻型炮弹 2016年进行海上试射
电磁炮优点
(1)电磁推动力大，弹丸速度高。 (2)弹丸稳定性好，有利于提高命中精度。 (3）隐蔽性好。 (4)弹丸发射能量可调。 (5) 比较经济。
如果一个想法在一开始不是荒谬的， 那它就是没有希望的。 -------爱因斯坦
利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器
发展沿革
发现原理 19世纪，英国科学家法拉第发现了法拉 第电磁感应定律。 在两次世界大战中，法国、德国和日本 都曾研究过电磁炮。
实验应用
1845年，世界第一台磁阻直流电动机，并用它把金属棒抛射到20米远。此后，德国数学家柯比又提出了用 电磁推进方法制造"电气炮"的设想。