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1、电磁轨道原理要求电磁炮的关键技术主要有：电源技术、电磁发射器设 计技术、材料技术、以及系统总体设计技术等3.1电源技术由于电磁炮发射时需要非常大的脉冲电功率（要求电源功率在吉瓦数量级，脉冲持续时间在毫秒数量 级），普通电源满足不了这一要求因此，通常的作法是 先将初级电源的功率传递给储能系统，将能量储存起来， 后者在适当的时机以适当的方式将能量转换到脉冲形成网 络中，以适应负载的要求目前电磁炮原理试验样机使用 的电源主要有：电容器组、电感储能系统、磁通压缩发生 器、蓄电池组、脉冲磁流体发电装置、单极脉冲发电机和 补偿型脉冲交流发电机等七种形式每种电源都有其自身的 特点和使用价值从目前研究和试验情
2、况来看，研究的重 点是：高能量高储能密度的电容器组、单级发电机、补偿 型交流发电机.这几种电源发展比较迅速，应用也日趋成 熟.电源技术的难点在于缩小其体积.3.2电磁发射器设计技术电磁发射器是电磁炮的核心部件首先必须根据武器系统的使用要求，研究确定采用哪种发射原理和方式，能 够满足性能的要求；其次要根据已确定的弹丸动能，推算 所需电源的脉冲功率，来确定最佳的供电方式和采用的电 源形式；再次，要研究用于试验的发射器结构形式，包括 炮身、供弹系统以及能量储存转换方式；最后，要组成在 实验室或试验场条件下，能够实现发射循环的原理样机或 试验装置，进行发射试验，测试有关数据并根据试验数 据修改和完善原
3、理样机，为全武器系统的设计提供必要的 参数和依据.3.3材料技术由于电磁炮发射时是在强脉冲电流的条件下加速弹丸 的，其工作条件极为恶劣因此，对其所用材料的要求就 彳艮高目前对材料的研究主要是对轨道材料、绝缘材料、 弹丸材料等的研究轨道炮的导轨是在兆安级的电流下工作的，材料要经 受瞬时极大的热流冲击，容易造成导轨的严重烧蚀，特别是弹丸底部的初始位置，烧蚀更为严重因此，导轨材料首先要有好的抗烧蚀性能，同时还应具有良好的 导电性能和高的倔服强度，滑动摩擦系数要小，并且在高 温下能保持较强的硬度目前多使用性能良好的无氧铜， 或钢与鸨、锆、钍、镣、铬等的合金与导轨、电枢接触的绝缘材料应具有较强的抗电弧烧
4、蚀性能用于线炮的绝缘材料必须耐高温和高压，而且要有较高的机械强度.试验已经发现了一些性能比较好的 材料，如二氧化硅、三氧化二铝等目前电磁炮的弹丸材料多为塑料或轻金属.其外弹道 特性还未及考虑弹丸材料必须能够承受膛内加速时所产 生的比传统火炮高得多的加速度（约为重力加速度的几十万倍）.再加上与装甲目标的高速碰撞，其 硬度是至关重要的而且一旦弹丸速度达到3 km/s以 上，它在空气中高速飞行时产生的摩擦热，也足以将普通 材料的弹丸熔化掉.所以，弹丸材料不仅硬度要高，还要 耐烧蚀 3.4系统总体技术十几年来，电磁炮的研究，主要围绕如何提高弹丸速 度这一核心问题，开展了许多相关单项技术的研究，并取 得
5、了长足的发展.单项技术发展到一定程度时，系统总体技 术就成为武器系统研制的一项十分重要的关键技术.而且必 须先行一步，必须从系统的总体部置和各组成部分的功 能，以及选择的技术途径和实施方案等全局出发，为各分 系统和零部件的研究发展提出量化指标及相应的约束条 件，以求得系统总体综合性能的优化科技DIY:教你怎样自制电磁轨道炮2.1电磁轨道炮的工作原理电谶 通”雄电槌 Wft如图1所示，上二电磁轨道炮由两条联接着大电流源的固定平行导轨和一个沿导轨轴 线方向可滑动的电枢组成 发射时，电流由一条导 轨流经 电枢，再由另一条导轨流回，而构成闭合回路强大的电流 流经两平行导轨时，在两导轨间产生强大的磁场，
6、这个磁 场与流经电枢的电流相互作用，产生强大的电磁力，该力 推动电枢和置于电枢前面的弹丸 沿导轨加速运动，从而获得高速度.根据毕奥-萨伐尔定律和安培定律可推得，电枢 受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比，即F=kl2Hrnft4rK口4叩 AftMll-rt fccnlvcewwm bvtMW gCiMMMMI UBQbirf* H *?rrE!1k174jIC wy由此可见，要想获得弹丸的高速度，必须供给轨道强 大的电流 通常该电流的数值在兆安级 而电流的脉冲宽 度在毫秒数量级在强脉冲电流的作用下，轨道炮中弹丸的加速度 可达重力加速度的几十万倍.因此，轨道炮只需要较短的导 轨，就能使弹
7、丸获得很高的速度.它的优点是结构简单，适 用范围广.例如可用于天基战略反导，发射质量为1 10 g 的弹丸，能使其速度达到20 km/s以上，以拦截战略导弹； 也可用于地面战术武器，如反装甲和防空；还可用于各类超高速碰撞，包括碰撞核聚变、流星体碰撞等研究其缺 点一是效率低，一般约10%左右二是大电流对导轨的烧蚀 严重，影响其使用寿命 为此，近些年来又出现了一些改进型的电磁轨道炮 例如，有的轨道炮为了减小电流，在轨道炮的外面与轨道并行走向绕多匝线以增强磁场，称为加强型轨道炮；有的轨道炮采用分段储能、供电或多级 串联使用以提高效率强血域t如图2所示，同轴线圈炮由环绕于炮膛的一系列 固定的加速线圈与
8、环绕于弹丸的弹载运动线圈（弹丸线）构成 它利用加速线圈与弹丸线圈之间互感时产生的 电磁力作为弹丸的加速力.当给加速线圈突然加上电流时在 弹线圈内会产生相应的感应电流，这时两个线圈相当于两 个电磁铁，它们相互排斥，弹丸线圈受到的这个排斥力就 是加速力发射时依次给加速线圈供电，于是产生沿炮身 管运动的磁场，这个磁场与弹丸线圈中感应电流激励的磁 场相互作用，产生连续的加速力，从而使弹丸加速运动.需 要说明的是，加速线圈与弹丸线圈之间的相互作用，相当 于两个磁 体间的相互作用，既可以相斥也可以相吸，可使 弹丸加速也可使弹丸减速.因此，必须保证使加速线圈产生 的磁场与弹丸线圈的运动位置精确同步.同轴线圈炮与电磁 轨道炮相比有三个优点.一是加速力大，它的加速力峰值是 电磁轨道炮的100倍.第二个优点是，由于同轴线圈炮中弹 丸不与炮膛直接接触，是靠磁悬浮力运动的，因而炮管与 弹丸之间无摩擦.而且加速力施加于整个弹丸之上，从而使 能量利用率较高，一般可达50%第三个优点是需要的电流较 小，不存在兆安级的脉冲电流，可使开关装置简化.一般来说，同轴线圈炮适用于与轨道炮相比发射初速度较低，口径与质量较大的弹丸，如加榴炮弹丸.也可 用来发射鱼雷、导弹或弹射飞行器等.
