磁場知識應用電磁炮

磁場知識應用電磁炮第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月熱兵器時代，利用化學能的火炮可以使彈丸初速達到1.8千米/秒；

目前，利用電能的電磁炮可將彈丸加速到2.5千米/秒，

這還遠非極限。冷兵器時代，利用原始機械拋射物體，速度只有每秒幾十米；第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁炮-彈種展示第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁炮-發(fā)射裝置-電磁圈第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁炮是利用電磁發(fā)射技術制成的一種先進的動能殺傷武器．與傳統(tǒng)的大炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程．因而引起了世界各國軍事家們的關注．二戰(zhàn)期間，德國和日本都曾積極研制電磁炮。特別是德國，迫切需要新式武器扭轉戰(zhàn)局。1945年，漢斯勒取得了炮彈初速1210米/秒的成果。戰(zhàn)后，該電磁炮落在了美軍手里。但能源供應問題和軌道材料問題仍不好解決，研究陷入困境。上世紀80年代，美國提出了“星球大戰(zhàn)”計劃，其中電磁炮被指望用于摧毀對方的太空目標以及攔截彈道導彈。雖然隨著“冷戰(zhàn)”的結束，“星球大戰(zhàn)”計劃壽終正寢，然而電磁炮的研發(fā)計劃和技術進展，卻為日后美海軍電磁炮的快速發(fā)展奠定了基礎。

第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

2001年11月，美國海軍召開了電磁炮發(fā)展研討會，制定了一個三步走計劃：第一步（2005年前），研制炮口動能為8兆焦的樣機；第二步（2005～2011年），研制炮口動能為32兆焦的樣機，初速要大于2500米/秒；第三步，開展炮口動能為64兆焦的電磁炮型號樣機研制工作，為在2020～2025年裝備電磁炮鋪平道路。2004年，美國海軍成功進行了電磁炮發(fā)射試驗；2008年的試驗以2500米/秒的速度發(fā)射了重約3公斤的炮彈，根據(jù)計算炮彈可擊中370公里外的目標，而傳統(tǒng)軍艦火炮射程只有幾十公里。

2010底，美海軍再次成功進行了電磁軌道炮(下文簡稱電磁炮)試驗，標志著其發(fā)展電磁炮“三步走”計劃已實現(xiàn)了第二步目標。它還傳遞了一個信息：在不久的將來，電磁發(fā)射技術將再次改寫人類的兵器史、戰(zhàn)爭史。或許，傳統(tǒng)火炮將走向終結。以電能為動力的電磁炮必將讓“戰(zhàn)爭之王”煥然一新。第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)火炮VS電磁炮

炮彈初速度火炮很難超過2千米/秒，電磁炮可達幾十千米/秒

射程火炮最遠為185千米，電磁炮為370千米

炮口動能火炮為20兆焦耳，電磁炮為32-64兆焦耳產生每兆焦耳能量成本火炮需要10美元，電磁炮需要0.1美元

能量轉換效率火炮化學能轉換效率僅20%，電磁炮電能轉換效率達50%

飛行速度對比戰(zhàn)斧巡航導彈245米/秒聲音速度340米/秒一般步槍子彈710米/秒一般艦炮彈丸900米/秒電磁炮彈丸2500米/秒第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁炮分類：線圈炮軌道炮電熱炮重接炮用途：電磁炮作為發(fā)展中的高技術兵器，其軍事用途十分廣泛．（１）用于天基反導系統(tǒng)：電磁炮由于初速度極高，可用于摧毀空間的低軌道衛(wèi)星和導彈，還可以攔截由艦只和裝甲發(fā)射的導彈．因此，在美國的“星球大戰(zhàn)”計劃中，電磁軌道炮成為一項主要研究的任務．（２）用于改裝常規(guī)火炮：隨著電磁發(fā)射技術的發(fā)展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統(tǒng)，可大大提高火炮的射程．美國利用這一技術，已將火炮射程加大到150km．第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）用于防空系統(tǒng)：美軍認為可用電磁炮代替高射武器和防空導彈遂行防空任務．美國正在研制長7.5米、發(fā)射速度為500發(fā)／分、射程達幾十千米的電磁炮，準備替代艦上的“火神——方陣防空系統(tǒng)”．用它不僅能打擊臨空的各種飛機，還能在遠距離攔截空對艦導彈．英國也正在積極研制用于裝甲車的防空電磁炮．（4）用于反裝甲武器：美國的打靶試驗證明，電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段．發(fā)射質量為50克、速度為3km/s的炮彈，可穿透25.4mm厚的裝甲．有關資料還報道，用一種電磁炮做試驗，完全可以穿透模擬的T－72、T－80坦克的裝甲厚度．由此可見，電磁炮具有很強的穿透能力，是非常優(yōu)良的反裝甲武器．

第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.如圖所示，電磁炮是由電源、金屬軌道、炮彈和電磁鐵組成．當電源接通后，磁場對流過炮彈的電流產生力的作用，使炮彈獲得極大的發(fā)射速度．下列各俯視圖中正確表示磁感應強度B的方向的是（）第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.在軍事上工程師設計出一種電磁炮，它是根據(jù)磁場對電流會產生作用力的原理制成的。它的基本原理如圖所示，把待發(fā)射的炮彈（導體）放置在處于強磁場中的兩條平行導軌上，給導軌通以很大的電流，使炮彈作為一個載流導體在磁場的作用下，沿導軌作加速運動，以某一速度發(fā)射出去。若要提高炮彈的發(fā)射速度，從理論上有些什么辦法？

要提高炮彈的發(fā)射速度，一是可以增加加速的時間，但肯定受到炮管長度的限制；二是可以增大使炮彈加速的安培力，其方式有：1.是增大磁場的強度2.是加大電流強度。

三.減少炮彈的質量第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月F=BILa=f/M對磁場的增加不會變化太大.對電流的增加由于電壓和電阻的限制不會太大,另溫度增大,需耐高溫材料.目前電磁炮的彈藥質量大小得不到突破.對L的增加是個突破點:多軌道的理念.第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月扇形軌道提供磁場SN導電鍵運動軌道剖視圖軌道中線圈第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月扇形軌道提供磁場外層導電圈有導電鍵的軌道導電鍵彈頭多軌道使牽引力個數(shù)增大導電鍵在發(fā)射時增加了長度增加單個牽引力大小尾部的尾翼或紋路彌補了電磁彈旋轉速度小的缺點.第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電磁炮的基本原理如圖所示，把待發(fā)射的炮彈（導體）放置在強磁場中的兩條平行導軌（導軌與水平方向成角）上，磁場方向和導軌平面垂直。若給導軌以很大的電流I，使炮彈作為一個載流導體在磁場的作用下，沿導軌做加速運動，以某一速度發(fā)射出去。已知勻強磁場的磁感應強度為B，兩導軌間的距離為L，磁場中導軌的長度為s，炮彈的質量為m，炮彈和導軌間摩擦不計。試問：在導軌與水平方向的夾角一定時，要想提高炮彈發(fā)射時的速度v0，從設計角度看可以怎么辦？（通過列式分析，加以說明）

第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月特點(1)電磁推動力大，彈丸速度高。電磁發(fā)射的脈沖動力約為火炮發(fā)射力的10倍,所以用它發(fā)射的彈丸速度很高。一般火炮的射擊速度約為0.8千米/秒，步槍子彈的射擊速度為l千米/秒。而電磁炮可將3克重的彈丸加速到11千米/秒，將300克的彈丸加速到4千米/秒。有的專家甚至預言，將來的速度可達100千米/秒。速度對于天基反導彈系統(tǒng)來說尤為重要。因為欄載器速度越高，不僅攔截的效率高。而且可大大減少天基武器的數(shù)量。(2)彈丸穩(wěn)定性好。電磁炮彈丸在炮管中受到的推力是電磁力,這種力量是非常均勻的，而電磁推力容易控制，所以彈丸穩(wěn)定性好，這有利于提高命中精度。

第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）隱蔽性好。電磁炮在發(fā)射時不產生火焰和煙霧，也不產生沖擊波，所以作戰(zhàn)中比較隱蔽，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。而且，它采用低級燃料作能源，而不是常規(guī)火藥。這有利于發(fā)射陣地的安全、（4）彈丸發(fā)射能量可調?？筛鶕?jù)目標性質和射稱大小可快速調節(jié)電磁力的大