電磁炮可區(qū)分為軌道炮、線圈炮和磁重接炮。
??????? 電磁炮基本原理:位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線在通電時(shí)會(huì)受到一個(gè)力的推動(dòng),同時(shí),如果讓導(dǎo)線在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線上也會(huì)產(chǎn)生電流。這就是著名的法拉第電磁感應(yīng)定律。
??????? 電磁炮可以看做一種比較特殊的電動(dòng)機(jī),因?yàn)樗霓D(zhuǎn)子不是旋轉(zhuǎn)的,而是作直線加速運(yùn)動(dòng)的炮彈。
1.軌道炮
??????? 如圖1所示,電磁軌道炮由兩條聯(lián)接著大電流源的固定平行導(dǎo)軌和一個(gè)沿導(dǎo)軌軸線方向可滑動(dòng)的電樞組成。發(fā)射時(shí),電流由一條導(dǎo)軌流經(jīng)電樞,再由另一條導(dǎo)軌流回,而構(gòu)成閉合回路。
??????? 強(qiáng)大的電流流經(jīng)兩平行導(dǎo)軌時(shí),在兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)與流經(jīng)電樞的電流相互作用,產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力,該力推動(dòng)電樞和置于電樞前面的彈丸沿導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng),從而獲得高速度。
??? 根據(jù)畢奧-薩伐爾定律和安培定律可推得,電樞受到的電磁場(chǎng)的作用力與電流強(qiáng)度的平方成正比,即:F=kI2
??????? 由此可見(jiàn),要想獲得彈丸的高速度,必須供給軌道強(qiáng)大的電流。通常該電流的數(shù)值在兆安級(jí),而電流的脈沖寬度在毫秒數(shù)量級(jí)。
2.線圈炮
??????? 如圖2所示,同軸線圈炮由環(huán)繞于炮膛的一系列固定的加速線圈與環(huán)繞于彈丸的彈載運(yùn)動(dòng)線圈(彈丸線圈)構(gòu)成。它利用加速線圈與彈丸線圈之間互感時(shí)產(chǎn)生的電磁力作為彈丸的加速力。
??????? 當(dāng)給加速線圈突然加上電流時(shí)在彈線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流,這時(shí)兩個(gè)線圈相當(dāng)于兩個(gè)電磁鐵,它們相互排斥,彈丸線圈受到的這個(gè)排斥力就是加速力。發(fā)射時(shí)依次給加速線圈供電,于是產(chǎn)生沿炮身管運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)與彈丸線圈中感應(yīng)電流激勵(lì)的磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生連續(xù)的加速力,從而使彈丸加速運(yùn)動(dòng)。
??????? 需要說(shuō)明的是,加速線圈與彈丸線圈之間的相互作用,相當(dāng)于兩個(gè)磁體間的相互作用,既可以相斥也可以相吸,可使彈丸加速也可使彈丸減速。因此,必須保證使加速線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與彈丸線圈的運(yùn)動(dòng)位置精確同步。
3.重接炮
??????? 重接炮是電磁炮的一種新形式,目前只有美國(guó)對(duì)單級(jí)重接炮進(jìn)行了一些理論研究。單級(jí)重接炮由上下兩個(gè)長(zhǎng)方形同軸線圈組成,其間有一間隙。
??????? 發(fā)射體為一長(zhǎng)方體,可穿過(guò)兩線圈的間隙作加速運(yùn)動(dòng)。重接炮綜合了線圈炮能發(fā)射大質(zhì)量彈丸、以及軌道炮能發(fā)射超高速?gòu)椡璧膬?yōu)點(diǎn),還可賦予彈丸更高的加速力峰值,且使平均加速力與峰值加速力之間相差不大,從而使彈丸獲得均勻的加速度,重接炮被認(rèn)為是未來(lái)天基超高速電磁炮的結(jié)構(gòu)形式。
