磁道炮
提示：此条目的主题不是列车炮。
磁道炮（英语：railgun），也称轨道炮，是一种与单极电动机原理相似的电磁炮发射装置。磁道炮以电流产生的洛伦兹力加速载物，令其沿平行的导轨移动，并进入下一个轨道继续加速[2]。
磁道炮的动力来源与其他武器不同，不使用炸药与推进剂，而是使用电磁力取得巨大动能来发射炮弹，传统军事用枪械的枪口初速无法超越每秒2000米，而磁道炮能达到每秒3000米。另外磁道炮能避免传统炸药与弹头存储的风险，以及相对低廉的成本亦是磁道炮的优势[3]。
除了军事应用，美国太空总署也建议运用磁道炮将载荷送入外太空的地球同步轨道[4]；然而在过程中将产生强大的G力，限制了载荷的使用。这种交通工具被称为质量投射器。
基本介绍
[编辑]
电磁炮与传统电动机的不同之处在于其结构不需场磁铁（永久磁铁）[5]，它的基本结构由单环电流组成，因此需要极大电流（超过百万安培）来产生足够的枪口初速。其中一种常见的变种是利用驱动电流通过平行导线，增加电枢产生的磁场（直流串绕电动机的设置），称为增强磁道炮[6]，这种设置减少了电流的需求量。
电枢可以是子弹组成的一部分，也能被用以加速绝缘、不导电的子弹。通常固态金属导体是磁道炮电枢较好的材料来源，但也可以使用等离子电枢与混合电枢[7]。与传统枪受火药爆炸的瞬间气压推进的原理相同，等离子电枢以类似的方式推动非导体的固态载荷。等离子电枢以等离子体将金属电枢与枪轨连结，在速度超过阈值后，固体电枢亦能转型为混合电枢。
对于军事应用来说，磁道炮的优势在于它能达到远超过传统武器的枪口初速[8]。枪口初速的提升可以有效改善射程，并且提高终端速度，令其剩余的动能产生榴弹的爆破效应。典型磁道炮的枪口初速通常能达到每秒2000-3500米[9]。对于单回路磁道炮而言，它需要在几微秒间经过五百万安培，产生的磁场强度约为10特斯拉，现代磁道炮的设计通常为“空芯”（不使用磁性材料），以提高磁通量。
磁道炮的速度处于轻气炮的范围，然而后者被认为更适合应用于实验室，而磁道炮在军事应用上具有十足潜力。理论上，如果能开发重量轻、稳定的电源技术，应用于磁道炮，系统总体积与质量将会远小于常规推进剂的弹药量，克服传统弹药的不稳定性（大大减少敌军炮火的威胁）。
应用
[编辑]- 美国海军阿利·伯克级驱逐舰的后继实验舰朱姆沃尔特级驱逐舰（USS Zumwalt DDG-1000）设计好一套整体电力系统 (IPS)，能够有效输送电力往电动机或是武器，以利日后装配磁道炮，但碍于成本问题，目前只装配先进火炮（AGS）代替。
- 2018年2月1日，几张安装新型号舰炮的072III型大型登陆舰海洋山号在网上广传，舆论认为是中国解放军试验中的磁道炮，但也有说法指其设计更接近线圈炮。
- 2023年10月17日，日本防卫装备厅称日本海上自卫队已成功在海上试射中口径电磁炮，其采用40毫米炮管，炮身长达6米、重约8吨，充电能量达5百万焦耳（MJ），发射40毫米的钢弹后，能使弹药初速达到约6.7马赫的超音速，炮管寿命能发射超过120发。[10]
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ Fletcher, Seth. Navy Tests 32-Megajoule Railgun |. Popular Science. 2013-06-05 [2013-06-16]. （原始内容存档于2015-05-06）.
- ^ Rashleigh, C. S. & Marshall, R. A. Electromagnetic Acceleration of Macroparticles to High Velocities. J. Appl. Phys. April 1978, 49 (4): 2540 [2016-02-25]. doi:10.1063/1.325107. （原始内容存档于2014-12-17）.
- ^ Rail Strike. The Economist. 2015-05-09 [2016-01-31]. （原始内容存档于2015-05-17）.
- ^ Atkinson, Nancy. NASA Considering Rail Gun Launch System to the Stars. Universe Today. 2010-09-14 [2016-02-25]. （原始内容存档于2018-02-07）.
- ^ Hindmarsh, John. Electrical Machines and their Applications. Oxford: Pergamon Press. 1977: 20. ISBN 0-08-021165-8.
- ^ Fiske, D.; Ciesar, J.A.; Wehrli, H.A.; Riemersma, H.; et al. The HART 1 Augmented Electric Gun Facility. IEEE Transactions on Magnetics. January 1991, 27 (1): 176–180 [2016-03-05]. ISSN 0018-9464. doi:10.1109/20.101019. （原始内容存档于2014-12-17）.
- ^ Batteh, Jad. H. Review of Armature Research. IEEE Transactions on Magnetics (IEEE Magnetics Society). January 1991, 27 (1): 224–227 [2016-03-05]. doi:10.1109/20.101030. （原始内容存档于2015-02-08）.
- ^ Gully, John. Power Supply Technology for Electric Guns. IEEE Transactions on Magnetics (IEEE Magnetics Society). January 1991, 27 (1): 329–334 [2016-03-05]. doi:10.1109/20.101051. （原始内容存档于2015-02-10）.
- ^ 50 megajoules kinetic energy. Wolfram Alpha. 2014-04-28 [2016-03-05]. （原始内容存档于2017-07-02）.
- ^ 吴哲宇. 超中趕美！ 日本成功進行電磁砲海上試射. 自由时报. 2023-10-18 [2023-12-26]. （原始内容存档于2023-12-26）.
外部链接
[编辑]
- 凤凰卫视官方频道-中国电磁炮腾空出世 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- NRL Railgun Demonstration Video （页面存档备份，存于互联网档案馆） US Naval Research Laboratory, July 2010
- USN sets five-year target to develop electromagnetic gun （页面存档备份，存于互联网档案馆） Jane's Defence Weekly, 20 July 2006
- Electromagnetic Railgun （页面存档备份，存于互联网档案馆） Popular Science Article
- World’s Most Powerful Rail Gun Delivered to Navy （页面存档备份，存于互联网档案馆）, 14 November 2007
- 电磁炮问世，美军开创新“大炮巨舰”时代。网易专题