一、電磁炮是怎樣獲得較高的初速度的?
電磁炮與一般火炮不同,它不用火藥,所以不用擔心發(fā)生膛炸和瞎火。更重要的是,它能以極快的速度將彈丸射向目標,既不產生后坐力,命中率又高,因而一些科學家對研制電磁炮產生了很大的興趣。
實際上,電磁炮無論在作用原理或是結構上,都比一般火炮簡單,操作使用安全方便。
電磁炮有兩條十幾米長的銅導軌,而炮彈卻很小,只有五分硬幣那樣大。炮彈裝在兩條銅導軌之間。
發(fā)射時,給兩條導軌接上電源,一按發(fā)射電鈕,線路就接通了。這時,彈丸在強電磁力作用下,就像流星似地在空中劃出一道白光,從導軌上飛射出去。
電磁炮兩條導軌之間用一滑塊連接。當電流流過滑塊上的金屬箔片時,箔片氣化為等離子體,在強磁場中受到加速力的作用。顯然,放在滑塊前的彈丸就會被高速發(fā)射出去。
電磁炮距離投入實用的目標已經不遠。因此,世界各國都在投入大量的人力、物力對電磁炮進行研究,希望在不久的將來從實驗室走向戰(zhàn)場,成為與火藥火炮相競爭的大威力武器。
美國西屋公司研制的實驗電磁炮,是最早出世的電磁炮的代表,它采用方型炮管,炮身(不包括外接電源)長約10米,重3噸,能使彈丸飛行速度達到3000米/秒。
我國在20世紀80~90年代初,也研制成了實驗用的電磁炮,使我國在電磁炮的研制方面達到了世界先進水平。
二、電磁炮、超燃沖壓發(fā)動機的工作原理
電磁炮聽起來很神秘,其實它的結構和原理很簡單.電磁炮是利用電磁力代替火藥曝炸力來加速彈丸的電磁發(fā)射系統(tǒng),它主要由電源、高速開關、加速裝置和炮彈四部分組成.目前,國外所研制的電磁炮,根據結構和原理的不同,可分為以下幾種類型:
(一)線圈炮:線圈炮又稱交流同軸線圈炮.它是電磁炮的最早形式,由加速線圈和彈丸線圈構成.根據通電線圈之間磁場的相互作用原理而工作的.加速線圈固定在炮管中,當它通入交變電流時,產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流.感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用,產生磁場力,使彈丸加速運動并發(fā)射出去.
(二)軌道炮:軌道炮是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發(fā)射出去.它由兩條平行的長直導軌組成,導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸.當兩軌接入電源時,強大的電流從一導軌流入,經滑塊從另一導軌流回時,在兩導軌平面間產生強磁場,通電流的滑塊在安培力的作用下,彈丸會以很大的速度射出,這就是軌道炮的發(fā)射原理.
(三)電熱炮:電熱炮的原理完全不同于上述兩種電磁炮,其結構也有多種形式.最簡單的一種是采用一般的炮管,管內設置有接到等離子體燃燒器上的電極,燃燒器安裝在炮后膛的末端.當?shù)入x子體燃燒器兩極間加上高壓時,會產生一道電弧,使放在兩極間的等離子體生成材料(如聚乙烯)蒸發(fā).蒸發(fā)后的材料變成過熱的高壓等離子體,從而使彈丸加速.
(四)重接炮:重接炮是一種多級加速的無接觸電磁發(fā)射裝置,沒有炮管,但要求彈丸在進入重接炮之前應有一定的初速度.其結構和工作原理是利用兩個矩形線圈上下分置,之間有間隙.長方形的“炮彈”在兩個矩形線圈產生的磁場中受到強磁場力的作用,穿過間隙在其中加速前進.重接炮是電磁炮的最新發(fā)展形式.
噴氣式發(fā)動機的燃料燃燒需要氧氣,但大氣層外沒有足夠的氧氣來維持燃燒。因此,飛往太空需要火箭推進,還要攜帶燃料和氧化劑。即使像航天飛機這樣當今最先進的發(fā)射系統(tǒng),液氧和固體氧化劑也占去了發(fā)射重量的一半,這才保證了在進入地球軌道的整個航程中,燃料能持續(xù)燃燒。超聲速燃燒沖壓式發(fā)動機可能是解決方法之一。它簡稱超燃沖壓發(fā)動機,可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑,從飛行中獲取氧氣,節(jié)省重量,就意味著在消耗相同質量推進劑的條件下,超燃沖壓發(fā)動機能夠產生4倍于火箭的推力。經過幾十年間歇式的發(fā)展,超燃沖壓發(fā)動機終于插上翅膀,成為現(xiàn)實。研究人員計劃在2007年、2008年進行關鍵的全尺寸發(fā)動機地面試驗,并在2009年展開一系列突破技術屏障的飛行試驗。
三、如何準確調整電磁炮的發(fā)射角度
電磁炮的下面有一個旋轉裝置,可以上下左右旋轉,調整電磁炮的發(fā)射角度.
至于設置這個問題,我都不會呀.
四、電磁炮的優(yōu)勢是什么?
電磁炮與一般火炮不同,它不用火藥,更重要的是,它能以極快地速度將彈丸射向目標,既不產生后坐力,命中率又高。實際上,電磁炮無論在作用原理或是結構上,都比一般火炮簡單,操作使用安全方便。
電磁炮有兩條10多米長的銅導軌,而炮彈卻很小,只有5分硬幣那樣大。炮彈裝在兩條銅導軌之間,發(fā)射時,給兩條導軌接上電源,一按發(fā)射電鈕,線路接通。這時,彈丸在強電磁力作用下,就像流星似地從導軌上飛射出去。
電磁炮兩條導軌之間用一滑塊連接,當電流流過滑塊上的金屬箔片時,箔片氣化為等離子體,在強磁場中受到加速力的作用,放在滑塊前的彈丸就會被高速發(fā)射出去。
電磁炮
五、電磁炮是一種理想的兵器,它的主要原理如圖所示.1982年澳大利亞國立大學制成了能把m=2.2g的彈體(包括金
(1)金屬桿CD(含彈體)受到安培力作用,做加速運動的過程中,由動能定理有
???????? BLIs=
1
2 mv 2
即??B=
m v 2
2LIs =
2.2× 10 -3 × (10× 10 3 ) 2
2×2×100×10 T=55T
(2)當彈體(包括金屬桿CD的質量)加速到v=10km/s時,磁場力功率最大,則磁場力的最大功率為
?????? P m =Fv=BLIV=55×2×10×10×10 3 W=1.1×10 7 W
答:(1)軌道間所加的勻強磁場的磁感應強度為為55T.
(2)磁場力的最大功率為1.1×10 7 W.