电磁炮的原理与技术发展(1)
电磁炮原理
电磁炮原理
电磁炮是一种利用电磁力发射高速物体的武器系统。
其工作原理主要涉及电磁感应和电磁推动。
在电磁炮中，先制造一个电磁场，通常通过通过直流或脉冲电流流过一个线圈来实现。
当电流通过线圈时，会产生一个磁场。
接下来，将被发射的物体（通常是一个金属导体）放置在电磁场中。
当电磁脉冲通过线圈后，产生的磁场会穿过金属导体，导致金属导体内部的自由电子受到磁场力的影响。
这种力会使得自由电子在金属中移动，引起电子流。
根据洛伦兹力的原理，当电流通过金属导体时，自由电子会受到一个与电流方向、磁场强度和电流强度相关的力。
此时，金属导体会受到一个向上或向下的电磁推力。
利用这个原理，将金属导体设计成一种炮弹形状，并通过电磁推力将其发射出去。
当金属导体受到推力后，会以很高的速度射出，并击中目标。
需要注意的是，电磁炮在发射过程中会产生强大的电流和磁场，需要特殊的设计和控制来确保安全。
此外，电磁炮的性能受到多个因素的影响，包括电流强度、磁场强度、金属导体形状等。
总的来说，电磁炮利用电磁感应原理产生的磁场力，通过对金
属导体的推动来发射高速物体，实现了高效且准确的远程打击能力。
电磁炮发展
一、电磁炮的工作原理电磁炮纯粹是一种电气武器，它通过一对金属轨道来加速具有传导性的射弹。
这一对金属轨道非常光滑，允许大电流通过并通过“炮弹”形成回路。
“炮弹”相当于电磁铁，通过它的大电流与轨道所产生的强大磁场发生作用，并产生强大的作用力，为“炮弹”加速。
其典型特征是不必使用燃料推进，而且发射速度远比火力武器要快。
电磁炮的工作原理示意图电磁炮的运行需要经过以下三个步骤：1）炮弹——通常是子弹或者导弹——被固定在电枢内，电枢可以传导电流，它们被固定在两排金属轨道之间。
2）巨大的电流通过轨道，从而产生强大的磁场，足以推动电枢以极快的速度前进。
3）炮弹与电枢分离，并将以7倍于声音的速度行进，射程可达100英里。
如果提供强大的电流，比如达到100万安培，电磁轨道炮将对射弹产生巨大的推力，其速度可以达到每秒数千米。
在先前的实验当中，科学家已经获得了20千米/秒的射弹速度。
它的缺点是：由于推进过程中会产生大量热量，因此轨道易于被腐蚀。
电磁轨道炮通常需要经常更换轨道，或者使用导电的耐磨材料。
二、电磁炮的研究历史早在1918年，法国发明家路易斯•奥克蒂夫就发明了一种与与上述原理极为相似的电炮，并于1919年4月1日申请了美国专利，名为“射弹电气设备”。
在他的装置里，两条平行的母线与射弹的翼部相连，而整个设备都包围在磁场当中。
当电流通过母线与射弹，就会产生一股力量促使射弹沿着母线推进并最终被发射出去。
图中的电磁轨道炮使用直径2英寸的炮管在第二次世界大战期间，德国军械署长官约阿希姆•汉斯勒重拾这一理念，并策划研发一种电力驱动的防空炮。
到1944年末，在足够理论储备的条件下，纳粹德国防空指挥部开始向军工部门发布规格要求：炮弹的炮口速度达到2,000米/秒，射弹包含0.5公斤的爆炸物。
它们原来计划安装在6门每秒12发组炮上，并且适合12.8厘米口径FlaK-40高炮。
但是，这种电磁武器从未制造成功。
在战后这些细节被人发现，并激发了军事界的兴趣，更多的细节研究也得以继续。
电磁炮的基本原理及发展趋势带图带公式
随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。
为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。
电磁炮的基本原理电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。
根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮工作原理导轨炮导轨炮的工作原理如图1 所示。
主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的力可表示为F = L′I2/ 2 , (1)其中F 为洛伦兹力(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。
弹丸的加速度则为a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2)式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。
由(2) 式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制。
线圈炮线圈炮的工作原理如图3 所示。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
弹丸所受的力可表示为F = I f·I p·d M/ d x , (3)其中F 为洛伦兹力(N) 、I f 为固定线圈中的电流强度(A) 、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A) 、M 为固定与可动线圈的互感( H) 、d M/ d x 为互感梯度( H/m) 。
电磁炮的原理与技术发展(1) (优选.)
电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。
为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。
一、电磁炮的基本原理电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力)作用的基本原理来加速弹丸的。
根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮工作原理导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。
主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的力可表示为F =L ′I 2/2,(1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。
弹丸的加速度则为a =F/m=L ′I 2/2m ,(2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之图2 和(kg )。
由(2)式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。
图3 线圈炮工作原理线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
电磁炮的原理与技术发展
电磁炮的原理与技术发展电磁炮是一种无需火药瞬间爆发出冲击能量的一种最新火炮;美国己试验成功;电磁炮的主要工作原理雷同磁悬浮列车的直线平面电机;但在电磁炮里用的是多个大功率聚能偏转线圈将磁弹发送出去;比炮好处是无汚染;优奌是电磁炮能做到连续发射,如同机枪、航炮;每分钟可发N次到数千次;某种意义上耒讲一门电磁炮将大于一个炮兵团以上发送的能量;电磁炮耗能非常可观;目前,以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题,有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验;具体的研究方向有以下几个;能源小型化体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一,而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定;要减小体积、降低重量,必须实现能源小型化;因此,今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料,以研制小型轻质脉冲功率源;采用高新技术、提高系统效率高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件,将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势;超导材料的电流密度和储能密度极高,储能效率达60％～90％,将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等,不仅有利于电磁炮小型化、提高射速,而且可减小能量损失、大大提高系统效率;另外,采用多级、多层、多段节和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径;多模块结构可以减小导轨的能量损失,提高系统的能量转换效率至两倍左右;加紧新材料的研究、提高系统寿命与性能新型材料的研究主要有：电池用新型电化学材料,电容器用聚合物电介质材料,脉冲发电机储能用石墨-环氧等复合材料,耐高温、高强度、高能量密度电感储能材料；高强度、耐烧蚀、耐腐蚀的导轨、电枢和电极材料,石墨、陶瓷等耐高温、耐烧蚀炮管绝缘材料；大载流、高强度、高频率开关和大功率脉冲固态开关材料; 经过近20年的研究,电磁炮技术在理论上已基本成熟,开始向武器化、实用化发展;电磁炮的穿甲能力已被实验所证实,武器化的电磁炮可以击毁火炮所不能击毁的新型坦克装甲;预计在不远的将来电磁炮将会作为新一代重要的穿甲武器出现在战场上,在未来战争中起到极其重要的作用,并产生深远的影响;。
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。
电磁炮的工作原理
电磁炮的工作原理电磁炮是一种利用电磁力产生高速运动物体的武器系统。
它是在20世纪发展起来的一种新型武器，其工作原理是利用电磁力将导弹、子弹等物体发射出去，达到破坏敌方目标的效果。
以下是电磁炮的工作原理的详细解释：1. 电磁场的产生：电磁炮是通过产生强大的电磁场来实现加速和发射物体。
它通常由两个主要部分组成：电源系统和磁场系统。
电源系统提供电流，通过线圈产生磁场，而磁场系统则控制和加速物体的运动。
2. 磁场的控制：磁场系统由一系列线圈组成，通过控制线圈的通断来产生不同的磁场。
当电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场。
通过合理安排线圈的位置和通断顺序，可以使磁场在电磁炮内部形成一个由弱到强的梯度。
3. 物体的加速：在磁场系统中，物体被放置在一个电磁脉冲的环境中。
当电流通过线圈产生磁场时，该磁场会通过物体，由于磁场的变化，物体将受到电磁力的作用，从而被加速。
4. 发射物体：当物体被加速到足够高的速度时，就可以通过控制磁场系统的通断来实现发射。
通常，磁场系统的线圈被分为几个部分，通过逐渐断开线圈电流的方式，使物体从一个磁场区域快速移动到另一个磁场区域，从而实现物体的发射。
5. 高速运动物体的作用：通过电磁炮发射出去的物体，速度非常高，具有巨大的动能。
这种高速运动的物体可以对目标进行高效的打击。
在军事领域，电磁炮可以被用于反导系统、反舰系统等方面，实现远距离精确打击。
需要注意的是，电磁炮的工作原理涉及复杂的物理学和电子技术知识，上述解释仅是对其基本原理的简要介绍。
实际应用中，电磁炮的构造和控制系统还会根据具体的设计和需求进行调整和优化。
总的来说，电磁炮是一种利用电磁力实现物体高速运动的武器系统。
其工作原理主要包括电磁场的产生、磁场的控制、物体的加速和发射等过程。
通过电磁炮的工作原理，可以实现高效、精确的目标打击，具有重要的军事意义。
电磁炮工作原理(一)
电磁炮工作原理(一)电磁炮是一种利用电磁力加速物体的装置，是未来大规模战争中的主要武器之一。
那么，它到底是如何工作的呢？下面将从浅入深进行剖析。
什么是电磁炮电磁炮是一种使用电场和磁场来给物体带来动能的装置。
其中，电场是由电荷产生的力，磁场是由电流产生的力。
在电磁炮中，先利用电场将物体带入磁场范围内，然后利用磁场施加力来加速物体。
电磁炮的基本结构电磁炮主要分为三部分：能源系统、加速器和控制系统。
能源系统提供强大的电磁能量，加速器则利用电磁力将物体加速，而控制系统则控制整个装置的运行。
电磁炮的工作原理电磁炮的工作原理可以分为四个步骤：1.充能。
首先，电磁炮需要通过能源系统蓄积足够的电能，通常使用电容器进行储存。
2.激发。
当电容器中的电荷达到一定值时，通过触发器将电能释放到加速器中，形成强大的电流。
3.磁化。
通过当前产生磁场，将加速器中的物体磁化，使其能够受到电磁力的作用。
4.加速。
在磁场的作用下，物体开始受到电磁力的加速作用，加速到极高的速度后离开加速器，将动能传递到目标物体上。
电磁炮的应用电磁炮的应用主要分为军事、科研和工业三个领域。
在军事领域，电磁炮具有射程远、威力大、速度快、精度高等优点，可用于打击陆海空三种目标。
在科研领域，电磁炮可用于进行高速物体动力学研究，以及不同材料在高速冲击下的受损机理研究。
在工业领域，电磁炮可用于加工金属制品，如切割、焊接等领域。
结语电磁炮作为一种高科技装置，其应用前景不可限量。
但是，由于其技术水平的高难度和成本的高昂，目前尚未实现大规模应用。
相信在未来的科技发展中，电磁炮一定会扮演越来越重要的角色。
电磁炮的优缺点电磁炮作为一种新兴的武器装备，与传统的火炮相比有许多优缺点。
优点：•射程更远：电磁炮利用的是高速弹丸的动能，可以在不加燃料的情况下加速弹丸，从而达到更远的射程。
•威力更大：电磁炮发射出的弹丸动能更高，威力更大，可以破坏更高强度的目标。
•精度更高：电磁炮在制造加速器时可以达到高精度要求，射击精度更高。
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电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。
为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。
一、电磁炮的基本原理电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力)作用的基本原理来加速弹丸的。
根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。
图1 导轨炮工作原理导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。
主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。
当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。
载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。
电枢弹丸所受的力可表示为F =L ′I 2/2,(1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。
弹丸的加速度则为a =F/m=L ′I 2/2m ,(2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之图2 和(kg )。
由(2)式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。
导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。
电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。
提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。
整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。
图3 线圈炮工作原理线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。
主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。
固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。
当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
弹丸所受的力可表示为F =I f ・I p ・d M /d x ,(3)其中F 为洛伦兹力(N )、I f 为固定线圈中的电流强度(A )、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A )、M 为固定与可动线圈的互感(H )、d M /d x 为互感梯度(H/m )。
由(3)式可知,固定线圈中的电流强度越大,弹丸线圈中的感应电流强度就越大,弹丸所受的电磁力就越大。
线圈炮的结构有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。
电磁炮从原理上讲主要有上述两种类型,但在结构上可以采用混合方式。
二、电磁炮的主要特点超高速、大动能 采用物理学电磁推进原理的电磁炮,弹丸速度突破了普通火炮(弹丸速度在・34・19卷1期(总109期)2000m/s以内)的性能极限,达到4000m/s,因而弹丸具有巨大动能,大大增强了对目标的毁伤能力。
穿甲能力强、命中精度高 穿甲公式为b=V1143m0175/K1143d1107,(4)其中b为穿甲厚度(dm)、V为炮弹着靶速度(m/ s)、m为炮弹质量(kg)、K为装甲抗弹系数、d为弹丸直径(dm)。
可见,弹丸速度增大将大幅度提高穿甲能力。
另一方面,弹丸速度高可缩短交战时间,增加对付快速目标的有效性,减小横向脱靶距离,从而提高命中率。
操作安全简便、系统效费比高 电磁炮弹丸的初速和射程可通过改变电流强度的大小来控制。
在发射过程中,弹丸加速均匀,几乎没有火焰、烟雾、响声和后坐力,利于隐蔽作战。
整个系统由计算机控制,操作简便、安全性好。
电磁炮几乎全部发射重量都是有效载荷,其主要能源一般是采用低级燃料的燃气轮机或柴油机,发射能量转换率相对较高,使得单位能量成本较低,加上弹丸价格便宜,因而整个系统的效费比较高。
鉴于电磁炮具有上述特点,在穿甲时,弹丸能在爆炸反应装甲爆炸前将装甲击穿,并可穿透复合装甲,是一种极具发展潜力的新型穿甲武器。
三、电磁炮的发展现状自上世纪80年代以来,电磁炮技术的研究取得了多方面进展,应用领域日趋广阔。
美国于1982年研制成功实验级导轨炮,弹丸质量317g、初速4200m/s。
1992年夏,美国研制成功世界上第一套完整的9MJ靶场导轨炮,并在陆军尤马试验场进行了发射试验,迈出了电磁炮走出实验室的第一步。
该炮是一个连续发射系统,全重25t,能以2500～4000m/s的初速齐射9发弹丸,炮口动能9MJ。
2006年7月,英国BAE系统公司与美军方签约,为美国海军设计和制造32MJ实验室型发射装置,旨在为下一步发展64MJ战术型电磁轨道炮奠定基础。
图4为计划制造的32兆焦实验室型发射装置的外形图,图中右边部分为身管截面图。
与此同时,美国还进行了电磁炮发射超高速动能弹的研究。
内容包括弹道陶瓷的处理,新型合金的研制与钨、贫铀的加工方法,开发轻质高强度金属陶瓷等。
尽管电磁炮的研究取得了很大进展,已完成从基本原理到可行性的论证工作,但是要将电磁炮转化为实用的武器系统仍存在诸多难题,比如怎样减小电磁炮体积和重量、降低能耗、提高效率和解决炮管易损等。
四、电磁炮的发展趋势目前,以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题,有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验。
具体的研究方向有以下几个。
能源小型化 体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一,而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定。
要减小体积、降低重量,必须实现能源小型化。
因此,今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料,以研制小型轻质脉冲功率源。
新研制的盘式交流发电机经整流可直接向电磁炮供电;高能量密度电池已研制出面积为113cm2、功率密度达755kW/ kg的样品。
采用先进的线圈炮技术以提高能量密度和功率密度,减小系统的体积和重量,也是重要的研究发展方向之一。
采用高新技术、提高系统效率 高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件,将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势。
超导材料的电流密度和储能密度极高,储能效率达60%～90%,将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等,不仅有利于电磁炮小型化、提高射速,而且可减小能量损失、大大提高系统效率。
另外,采用多级、多层、多段(节)和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径。
多模块结构可以减小导轨的能量损失,提高系统的能量转换效率至两倍左右。
在加速方式上,目前正加紧研究线圈加速技术。
虽然线圈加速方式在技术上不如导轨炮成熟,但线圈炮加速时弹丸与固定线圈间是非接触的,且不产生高温等离子体,所需的工作电流也比导轨炮小,因而系统的能量转换效率高、损失小。
图4 32兆焦实验室型导轨炮加紧新材料的研究、提高系统寿命与性能 新型材料的研究主要有:电池用新型电化学材料,电容器用聚合物电介质材料,脉冲发电机储能用石墨-・44・现代物理知识三类发射光谱产生机理的对比朱建伟在中学物理新教材中,对光谱部分的要求有所变化,连续光谱的要求有所降低,分子光谱基本不涉及,而原子光谱要求有所提高。
原子光谱更加突出与玻尔理论的联系,量子理论得到进一步渗透。
为了比较全面地了解三类光谱的区别,这里对它们的产生机理作一下对比。
一、线状光谱稀薄气体通以适当高的电压后能够发光,利用分光镜可以观察到它的光谱,但是只有几条分立的亮线。
也就是说,稀薄气体通电时只发出几种确定频率的光。
不同气体光的亮线位置不同,表明不同气体发光的频率是不一样的。
图1分别是锂、氦、汞三种元素的线状谱。
图1 锂、氦、汞三种元素的线状谱根据玻尔原子理论,氢原子等发出的光谱是因原子内部两能级之间电子发生跃迁产生的。
当原子从高能级跃迁到低能级时,辐射光子的能量等于前后两个能级之差,即hν=E m -E n 。
式中h 是普朗克常量,ν是辐射光子的频率,E m 、E n 分别是氢原子处于m 、n 能级的能量值。
图2是氢原子能级的示意图,由于原子的能级不连续,所以辐射的光子的能量也是不连续的,从光谱上看,原子辐射光波的频率为若干分立值。
由于不同原子的结构不同,能级也就不同,它们辐射的光子波长一般也不同,不同元素的光谱中的谱线分布各不相同。
借此可对物质进行光谱分析。
这种分立的线状谱又叫原子光谱。
图2 氢原子的示意图与上述物理过程相反,若是让一束高温的白光通过低压气体,白光中某些能量值就会被低压气体所吸收,从而“丢失”相应频率的光子,从光谱学的角度,就形成了背景明亮、只有几条暗线的光谱。
这类光谱往往称为吸收光谱。
二、连续光谱 连续光谱是由炽热的固体、液体和高压气体产生的,由连续分布的一切波长的光组成。
实验中已经接收到连续光谱(如图3)。
那么连续光谱产生的机理是怎样的呢?原来,物质内部的有些电子离原子核很远时,电子具有动能,它不是电子在量子轨道上运动所具有的动能,并且一定为正值,所以这时系图3 连续谱环氧等复合材料,耐高温、高强度、高能量密度电感储能材料;高强度、耐烧蚀、耐腐蚀的导轨、电枢和电极材料,石墨、陶瓷等耐高温、耐烧蚀炮管绝缘材料;大载流、高强度、高频率开关和大功率脉冲固态开关材料。
除上述一些基础研究外,国外还计划采用先进的计算机技术进行电磁炮的模拟仿真、性能测试和结果预测。
经过近20年的研究,电磁炮技术在理论上已基本成熟,开始向武器化、实用化发展。
电磁炮的穿甲能力已被实验所证实,武器化的电磁炮可以击毁火炮所不能击毁的新型坦克装甲。
预计在不远的将来,电磁炮将会作为新一代重要的穿甲武器出现在战场上,在未来战争中起到极其重要的作用,并产生深远的影响。
(江苏省徐州空军学院航空弹药系 221000)・54・19卷1期(总109期)。