电磁炮的详细原理是什么?强大的电场不会干扰周围电子设备吗?
答:
啥?电磁炮的详细原理?不就是用食指和拇指夹住游戏币,弹出去就行了吗?
不开玩笑,电磁炮是一种概念很早就被提出来,但至今没有彻底实现的工具。其主要有四种类型:轨道炮、线圈炮、磁力线重接炮和轨道-线圈复合型电磁炮。这里主要介绍轨道炮和线圈炮的原理。
轨道炮原理如图所示:
轨道炮原理图
图源自参考文献[1]
轨道炮发射机构由导轨、弹丸和电枢(以等离子体电枢为例)构成,发射时,给导轨通电,高压电弧将电枢加热到等离子态,通过可导电的弹丸接通回路,导轨上的电流产生垂直于导轨平面的磁场,通有电流的弹丸会在该磁场中受到向外的安培力,该力大小与电流平方成正比,在该力的作用下,弹丸加速并射出。可以看到,电流越大,导轨越长,弹丸初速越高。但问题在于所需电流过大,对电源和储能器要求高,且炮膛(即导轨)易磨损。
线圈炮原理如下图:
线圈炮原理图
图源自参考文献[1]
线圈炮分为固定线圈和可动线圈,看名字也知道,固定线圈在炮膛上,可动线圈在弹丸上,毕竟你不可能把炮膛发射出去。线圈炮发射时,在固定线圈通交变电流,交变电流产生交变磁场,可动线圈则在交变磁场中感应出感生电流,根据楞次定律,感生电流与固定线圈电流存在斥力,弹丸在该斥力作用下获得加速度,最终射出。单一线圈对弹丸的加速作用有限,因此线圈炮一般以多级线圈加速。线圈炮为无接触电磁炮,不会烧蚀炮膛,但线圈炮面临交变电流相位与弹丸速度匹配的问题,因此线圈炮电路较轨道炮更复杂。
这里可以看出,某漫画作者明显不懂物理,对电磁炮而言,区区3倍音速算什么,早在上世纪就有研究机构做出初速为m/s的电磁轨道炮了[3]。想象力比不过科技
最后谈一下电磁干扰的问题。线圈炮不必多说,从原理可知,其会产生强电磁场,因此电磁防护是必要的。而对轨道炮,其会在膛外产生低频强磁场,对电路系统影响有限,但其电源系统的电磁特性十分明显,需要注意防护。
参考文献:
[1]黄强,郭东桥,卞光荣.电磁炮的原理与技术发展[J].现代物理知识,,():43-45.
[2]张淼.电磁炮发射过程电源系统电磁特性及抗干扰技术研究[D].南京理工大学,.
[3]李阳,秦涛,朱捷,曹月,张杰.电磁轨道炮发展趋势及其关键控制技术[J].现代防御技术,2,47(04):19-23.
[4]王群,耿云玲.电磁炮及其特点和军事应用前景[J].国防科技,,32(02):1-7.
by霜白