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更多>很多網(wǎng)友提問:電磁軌道炮的優(yōu)點(diǎn)之一是射擊時(shí)無聲響、無煙霧、無炮口焰,但在很多的試驗(yàn)照片中炮口出現(xiàn)了明顯的火焰,是怎么回事?這其實(shí)是由瞬間電弧產(chǎn)生的。
▲ 電磁軌道炮試驗(yàn)發(fā)射情景
電磁炮共有三類,分別是線圈炮(coil gun)、電磁軌道炮(rail gun)、重接炮(reconnection gun),其中電磁軌道炮是各國發(fā)展的重點(diǎn),我們現(xiàn)在看到的電磁炮射擊試驗(yàn)照片和視頻,基本都是來自電磁軌道炮。
▲ 電磁軌道炮的電磁學(xué)原理
從技術(shù)原理上講,電磁炮和傳統(tǒng)火炮有著本質(zhì)區(qū)別,不需要火藥燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能來推進(jìn)彈丸,而是基于電磁感應(yīng)原理,通過電磁場產(chǎn)生的洛倫茲力來發(fā)射彈丸。由于不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),因此在理論上電磁炮發(fā)射彈丸時(shí)不會(huì)有火焰產(chǎn)生,也不會(huì)有煙霧和聲響。
現(xiàn)在發(fā)展的軌道電磁炮就是在兩根導(dǎo)電軌道上加入導(dǎo)電的彈丸,然后給軌道通入方向相反的電流,進(jìn)而在軌道間產(chǎn)生了磁場,而這個(gè)磁場與穿過炮彈的電流之間產(chǎn)生洛倫茲力,最終將彈丸發(fā)射出去。
▲ 電磁軌道炮的典型結(jié)構(gòu)示意圖
這樣一來,電磁軌道炮的炮管內(nèi)截面就不是傳統(tǒng)火炮那樣的圓形,而是矩形。然而,炮彈要在空氣中高速飛行,為了空氣阻力,通常都會(huì)采用減阻外形,例如流線形、棗核形等等,電磁軌道炮的彈丸更是采用了圓錐形。這類彈丸放在兩根軌道之間,與軌道的接觸面積小,在發(fā)射時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電阻,造成能量損失。為了降低不必要的能量損失,人們就給彈丸加上了一個(gè)彈托,并且將彈托設(shè)計(jì)成矩形,以大幅增加和兩根軌道之間的接觸面。不僅如此,彈托還要導(dǎo)電。實(shí)際上,電磁軌道炮在發(fā)射彈丸時(shí)是導(dǎo)電軌道與導(dǎo)電彈托進(jìn)行相互作用,產(chǎn)生洛倫茲力,將彈托和彈丸形成的組合體發(fā)射出去。出炮口之后,彈托和彈丸分離,這個(gè)過程類似于坦克炮發(fā)射的次口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈。
▲ 電磁軌道炮使用的彈丸和彈托組合體
電磁軌道炮的彈丸外面所加的彈托是鋁合金制造的,目的是為了減輕彈托的重量。但是當(dāng)彈托和彈丸飛出炮口的瞬間,原本在炮管內(nèi)形成的電流通路就斷開了,于是就會(huì)產(chǎn)生瞬間的電弧。而電磁軌炮發(fā)射時(shí)需要巨大的電能,電流強(qiáng)度在百萬安培以上,可想而知電弧會(huì)有多大。不僅如此,電弧產(chǎn)生的瞬間溫度非常高,立刻就將熔點(diǎn)較低的鋁合金彈托表面的一部分鋁氣化,并在炮口形成一團(tuán)火焰狀的高溫等離子體。所以,電磁軌道炮的炮口焰和傳統(tǒng)火炮發(fā)射時(shí)的炮口焰看起來相似,但實(shí)際上不是一回事。此外,電磁軌道炮發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的電弧也會(huì)發(fā)出爆裂聲,并不是像理論上那樣完全無聲。不過,電磁軌道炮發(fā)射時(shí)沒有后坐力,這點(diǎn)倒是和理論一致。
▲ BAE公司電磁軌道炮射擊試驗(yàn)
▲ 通用原子公司電磁軌道炮射擊試驗(yàn)
石宏:《艦載武器》執(zhí)行主編,從事軍事編輯和防務(wù)研究工作20年,在國內(nèi)眾多媒體上發(fā)表過大量防務(wù)文章,并受聘為深圳衛(wèi)視特約評論員、南方防務(wù)智庫顧問、云南財(cái)經(jīng)大學(xué)國際工商學(xué)院一帶一路國際問題研究中心特聘研究員。著有《日本軍情》、《韓國軍情報(bào)道》。
出品:科普中國
監(jiān)制:光明網(wǎng)科普事業(yè)部 《兵器知識(shí)》雜志社
作者:石 宏
策劃:金 赫
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