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1炮22：电磁炮原理

    现代战争对火力的需求越来越大，而传统艺术的发展也越来越近，在这种情况下，电子枪有望解决技术问题。电磁武器是一种将电磁能转化为电磁能的机器，具有长远的效益，是将电磁能转化为电磁能的机器。该方法根据建筑物改变并加速火炮，以分配来自炮房的三种不同类型的动力：火车炮、火车炮和火炮。这种联系更接近于电磁枪的武器和圆纸的枪，真枪的原理相对简单，主要通过项目、武器、真导、变、一。发动机是第一个，也是第一个移动的发动机，当通电时，通过改变列车的方向来启动发动机，然后再由另一个方向的列车启动，所以列车关闭。当一个强电流水平（ma）通过两个潜艇时，轨道之间产生一个强磁场，它是一个磁场，流经武器产生力量。洛伦兹工作。
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    该力推动电枢和电枢前面的弹丸沿导轨加速运动，从而使弹丸获得超高速。
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    线圈炮又称同轴加速器，由原动机，特殊交流电机，驱动线圈和弹载线圈所
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    组成。发射时，依次给驱动线圈交流充电，在线圈周围形成的磁场使弹载线圈产
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    生感应电流，使其在电磁力的推动下运动。线圈炮的主要部件螺线管，它是线圈
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    均匀的密绕在炮管上，螺线管上的匝数为  n，炮管的内半径我  r，  l  为螺线管内的
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    长度，螺线管通入电流时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的  b-x  图，在螺线管中
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    部均匀，端口附近磁场发散。
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    重接炮是电磁发射技术的一种新形式，它包括板状弹丸型和柱状弹丸型两
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    种。以板状为例。它是由一系列同轴矩形线圈和一个板状弹丸组成，线圈轴线与
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    弹丸运动方向垂直。两线圈间隙较小，板状弹丸在其内运动，弹丸一般采用非导
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    磁的良导体实心板，期长，宽比线圈截面口径的长宽略大，各驱动可有自己的独
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    立电源或共用一个电源，上，下线圈的缠绕和连接应保证磁通方向一致。
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    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，
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    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
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    积和重量、降低能耗、提高效率和解决炮管易损等。
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    ，我们不难发现电磁
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    炮在应用方面相对于普通火炮有很大优势，下面是优势列举：
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    （1）发射速度高，炮口动能大。电磁炮作用在弹丸上的力，在数量级上比传
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    统火炮大一个量级。
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    （2）隐蔽性好，工作稳定，重复性好。电磁轨道炮发射时无火焰，无烟雾，
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    设计声响和冲击波小，在战场上不容易被敌方发现。点火过程中不会出现常规火
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    炮时有发生的点火延迟、突然撞击、加速突变等不稳定的情况，大大提高了使用
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    的安全性和可靠性。
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    （3）能源简易、经济效益好。电磁炮使用的是电能，与常规火炮所使用的
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    化学能相比操作比较简单而且更容易控制，同时电能的来源广并且价格低廉。
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    （4）弹药贮存方便。轨道炮弹丸仅依靠其动能来起到巨大的杀伤和破坏效
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    果，弹丸内部没有发射药等易燃易爆物，因此贮存起来很方便。
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    简单导轨炮在电物理特性方面有两大缺陷：一是激励电流难以保持恒流；二
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    是因欧姆热损失导致效率较低。于是人们用初级电源（可用一电容表示）和电感
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    器组成脉冲形成网络，以便获得近似恒定的工作电流。原理下图所示，图  a  是并
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    联方式，导轨炮可获得一近似恒流的平顶波。
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    磁场中的
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    导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如联方式，导轨炮可获得一近似恒流的平顶波。
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    磁场中的
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    导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如
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    果让导线在磁场中作切割磁力线
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    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。正是根据
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    这一定律人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机，它也是电磁炮的基本原
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    理，或者说，电磁炮不过是一种比较特殊的电动机，因为它的转子不是旋转的，
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    而是作直线加速运动的炮弹。那么如何产生驱动炮弹的磁场，并让电流经过炮
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    弹，使它获得前进的动力呢？一个最简单的电磁炮设计如下：用两根导体制成
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    轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路。把这个装置放在磁场中，
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    并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出
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    轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去.它由两条平
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    行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸.当两轨接入电源
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    时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产
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    生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就
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    是轨道炮的发射原理.
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    电热炮
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    电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式.最简单
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    的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器
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    安装在炮后膛的末端.当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，
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    使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发.蒸发后的材料变成过热
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    的高压等离子体，从而使弹丸加速.
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    重接炮
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    重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在
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    进入重接炮之前应有一定的初速度.其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上
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    下分置，之间有间隙.长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强
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    磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进.重接炮是电磁炮的最新发展形式
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    四：电磁炮的应用：
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    （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
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    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
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    战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究的任务.
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    （二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空
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    任务.美国正在研制长  7.  5  米、发射速度为  500  发／分、射程达几十千米的电
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    磁炮，准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”.用它不仅能打击临空的各
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    种飞机，还能在远距离拦截空对舰导弹.英国也正在积极研制用于装甲车的防
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    空电磁炮.
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    （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
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    手段.发射质量为  50  克、速度为  3km/s  的炮弹，可穿透  25.  4mm  厚的装甲.有
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    关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透模拟的  t－72、  t－80  坦
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    克的装甲厚度.由此可见，电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优良的反装甲
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    武器.
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    （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
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    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
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    大到  150km.
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    五：电磁炮的展望：
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    由于电磁炮具有上述特点，所以，所以才被世界各国海军所相中，把它作
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    为未来新式武器，它的应用前景广泛。
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    1.电磁炮可用于天基反导系统。由于电磁炮初速度极高，可用于摧毁低轨
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    道卫星和导弹，也还可以用它来拦截军舰发射的导弹.
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    2.用于防空系统。由于电磁炮初速度高，射速也高，所以，有军事专家美
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    军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹，执行防空任务
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    3.用于反坦克武器。由于电磁炮初速极高，所以，它的穿甲能力极强，能
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    有效地穿过坦克装甲，成为反坦克厉器。
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    4.用于装备炮兵部队。随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口加
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    装电磁加速系统，可大大提高火炮的射程，这样.电磁炮可望装备炮兵部队。
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    5.用于装备海军舰艇。由于电磁炮具有的特点，它有望替代火炮，成为新
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    型舰炮，装备海军舰艇。
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    结语：随着科学的发展，经济与国防已经成为衡量一个国家综合能力的最总要
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    的标准，也是一个国家地位的象征。因此发展国防事业是一个国家必不可少的事情，
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    国防以武器为基础，所以发展武器才是最终的任务，电磁炮是一种高效，低耗的新
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    型武器，并且可操作性强，因此发展电磁炮将是我国以后发展的一个可以取向的趋
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    势。
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    电磁炮是是一种新型的武器，不过其基本的原理却是很简单的，在高中就学过
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    楞次定律，就我个人觉得，学过楞次定律过后就可以将电磁炮作为一个拓展知识给
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    同学们讲解，这样不尽能够提起同学们的兴趣，还能提高同学们的知识面，并且培
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    养同学们的爱国精神。也可以对楞次定律有一个理性的认识。
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    航天技术被称为高技术，给人以高不可攀的神秘感，像前面介绍的航天运载火箭，是经过数代科学家孜孜
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    以求才得来的。其实，它与许多发明创造都是巧用基本原理一样，是司空见惯的反作用原理的利用。
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    反作用原理是牛顿三大定律之一。牛顿在  300  多年前就总结出，每个作用都有一个等量的反作用，或者
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    说，两个物体的相互作用，彼此依赖，它们所产生的作用力，总是大小相等，方向相反。这个现象在日常
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    生活中司空见惯。两只船相撞，反作用力又把它们分开。扛枪射击，使子弹前进的作用力产生的反作用力(人
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    们叫它后坐力)，会把人往后推等等。
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    航天运载火箭、航天飞机、空天飞机和单垂航天器，都是靠推进剂在火箭发动机燃烧室中燃烧，产生
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    高温高压燃气，然后通过喷管高速喷出，产生反作用力，推动航天器升空。由此原理，我们就可大致知道
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    它们的结构组成。它们必须有火箭发动机和相关的推进剂输送和控制系统，把航天器准确地送入预定轨道
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    的飞行控制系统；以及承载发动机系统、推进剂贮箱、控制系统和航天器，并把它们连成整体，形成流线
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    型外形的壳体。为了利用空气动力进行操纵和飞行，还有大小不等的翅膀等。
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    这里介绍的线圈炮，是一种与上述航天运载工具原理不同的航天发射工具。咋一听线圈炮的名字，可
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    能有点“丈二和尚”摸不着头脑。其实它也是一捅就破的“窗户纸”，是司空见惯的电能转换和电磁力的巧妙
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    运用。
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    从  20  世纪  80  年代开始，美国桑迪亚实验室一直在对线圈炮进行研究。它研制的试验型线圈炮，主体是
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    一个分成若干级的  3000  个感应线圈组成的管型飞行通道，长  600～700  米，直径  0.  5  米，以  30  度的仰角
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    朝向天空，中间有起电枢作用的射弹，它也是航天器的承载器。另外配有供应脉冲电流的电容器组和控制
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    计算机。
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    发射时，将航天器和助推火箭放在射弹上，它们处在第一级线圈中，由计算机控制向第一级线圈通入
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    强大的脉冲电流，随之产生感应磁场，磁场的磁力线穿过电枢(射弹)，感生电流。感应电流与磁场相互作
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    用，产生电场力，推动射弹前进。当射弹到达第二级线圈后，计算机控制电容器向第二级线圈供电。如此
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    一级级地使航天器加速。由于射弹是“浮”在电磁波上的，与飞行通道之间有百分之几厘米的间隙，不会产
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    生摩擦力，这有利于航天器的加速。当航天器到达管道出口时，可达到  4～5  千米/秒的速度，这时航天器
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    上助推火箭启动，使航天器与射弹分离，加速进入轨道。
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    线圈炮的建造成本低，发射费用只有运载火箭的  1%，每天可以发射  100  多次，只要发射  2000  次就可
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    收回投资，适合于高频率地向太空运送物资。