Question

电磁炮的工作原理是怎样的？

Answer 1

电磁炮是这样一种装置：利用强大的电磁力来加速弹丸，使弹丸高速射向目标并将其摧毁。

电磁炮的发射原理同普通电动机的工作原理是一样的。我们都知道电动机由定子和转子两大部分组成。通电后，电流通过定子上的线圈而产生电磁力，而转子就在电磁力的推动下高速运转起来。

在这里，我们把电磁炮看作一台特殊的“电动机”。炮身相当于电动机的“定子”，炮弹相当于电动机的“转子”。电磁炮的炮身是两条长长的平行铜导轨，炮弹就夹在这两条导轨的中间。

导轨通电后产生一个强大的电流，此电流沿其中一条导轨输入，流经炮弹，然后再由另外一条导轨返回；这样，便在这两条导轨之间形成一个强大的磁场；而该磁场与炮弹中的电流相互作用，产生一个强大的电磁力；此电磁力推动着炮弹沿导轨高速前进，并且日其运行速度越来越高，炮弹就这样被射了出去。所以电磁炮又叫“轨道炮”。

由于电磁推力大，所以电磁炮的炮弹能够达到很高的速度。美国的两个电磁炮实验室已经将3克重的弹丸加速到每秒11千米，另外还将300克重的弹丸加速到每秒4千米。我们知道，一般火炮的射出速度只有每秒0.8千米左右，步枪子弹的射出速度也只有每秒1千米左右。

由于电磁力很均匀，故电磁炮的弹丸在飞行中比较稳定；又由于在发射时不出火焰和烟雾，也不产生冲击波，所以电磁炮的隐蔽性好；电磁炮可以根据目标的特征快速调节电磁力的大小；另外，电磁炮也比较经济。常规火炮的发射药每产生1兆焦耳能量大约需耗资10美元，而用电磁炮只需0.1美元。

电磁炮的发展受到各军事强国的高度重视，例如在美国的“战略防御计划”中，对电磁炮的研制占有重要地位。

不过，从电磁炮的当前发展水平来看，距离实战要求仍有一定的距离。例如：实战要求能将3千克重的弹丸加速到每秒15~30千米的速度，而目前的实际水平距离这个要求还差得很多；目前的电磁炮导轨材料还不够强固，弹丸高速掠过时，往往会使导轨发生剪切、变形甚至熔化；高速飞行的电磁炮弹丸在穿过大气层时，容易被烧蚀；目前仍处于试验阶段的天基电磁炮武器系统，其重量太大，其费用也极高。

电磁炮从结构上可分为电磁轨道炮、电磁线圈炮和电磁“重接”炮。

其中，电磁轨道炮是目前发展较为迅速的一种电磁炮，它主要由两条平行的导轨和在导轨之间滑动的微型射弹以及射弹电枢等组成。导轨作为电磁轨道炮的线性电磁推进加速器，当发射时，导轨和射弹电枢被通上巨大的瞬时电流，在导轨间形成强电磁场，由电磁相互作用使导轨加速器产生巨大的加速力，从而使导轨间的微型射弹加速，并以极高的速度发射出去，实现与目标直接碰撞，靠相对碰撞产生的巨大动能摧毁目标。

目前，美国有多家机构在从事电磁轨道炮的研究工作，并取得了一些重大进展。电磁线圈炮也叫同轴线圈加速炮，是最早制造的电磁炮，在20世纪初就已能做到将10千克重的炮弹加速到100米／秒。

在70年代中期，前苏联的科学家已能将1.3克重的金属环加速到4.9千米／秒。线圈炮由环绕于炮膛的一系列固定加速线圈与环绕微型射弹的弹载运动线圈组成，当这些线圈按顺序加电时，产生运动磁场，使处在磁场中的微型射弹加速发射出去。电磁“重接”炮简单地说就是利用两个磁场重新结合产生新的更大容积的磁场结构，来加速发射微型射弹。“重接”炮是天基超高速电磁炮的备选方案。

除美国以外，俄罗斯、澳大利亚、英国、德国、日本和以色列等国也在开展电磁炮技术的研究。