高電壓技術的應用-電磁軌道炮（高電壓技術課件）

10.5.1高電壓技術在電氣化鐵路中的應用10.5.1.1電磁軌道炮的發(fā)展

一、電磁軌道炮的起源電磁軌道炮是法國人維勒魯伯于1920年發(fā)明。二戰(zhàn)中，德國漢斯勒博士開展了對電磁軌道炮的全面研究。到1944年，他研制出的電磁軌道炮能把重10克的圓柱體鋁彈丸加速到1.08km/s。1945年他又將2門軌道炮串聯(lián)起來，使炮彈初速度達到了1.21km/s。二戰(zhàn)期間，日本研究感應加速式電磁炮，并把2kg的彈丸加速到335m/s。電影《變形金剛》中的電磁軌道炮美國海軍電磁軌道炮樣機二、電磁軌道炮的發(fā)展1970年德國的哈布和齊默爾曼用單極線圈炮把1.3克的金屬環(huán)加速到490m/s。1978年，澳大利亞國立大學物理學家理查德·馬歇爾和約翰巴伯等人取得了將質量3.3克的塑料彈丸以5900m/s的高速發(fā)射成功的突破性進展。1978年，美國國防部先后成立了電磁炮發(fā)展研究顧問委員會和技術工作組。1992年，美國已把一門口徑90毫米、炮口動能9兆焦的電磁炮的樣炮推到尤馬靶場進行試驗。發(fā)射中的電磁軌道炮被電磁炮打出的炮彈三、電磁推射技術的應用前景按照發(fā)射長度和末速度的不同，目前的電磁推射技術應用前景可分為三個方向。1.應用于電磁炮和近防炮的電磁軌道炮技術，其發(fā)射長度一般10米左右，末速度可達2-3km/s（8-9倍音速）；2.應用于航母艦載機彈射的電磁彈射技術，其發(fā)射軌道長度一般不超過100米，其末速度可達100m/s（360km/h）的級別；3.應用于航天發(fā)射的電磁推射技術，其發(fā)射軌道長度在千米級別，其末速度可達8km/s（第一宇宙速度）。艦載機電磁彈射技術第54顆北斗導航衛(wèi)星發(fā)射電磁軌道炮10.5.1高電壓技術在電氣化鐵路中的應用10.5.1.2電磁軌道炮的結構原理

一、電磁軌道炮的原理及組成電磁炮軌道炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場的作用力，可大大提高彈丸的速度和射程。軌道炮由兩條平行的導軌組成，彈丸夾在兩條導軌之間。兩軌接入電源，電流經(jīng)一導軌流向彈丸再流向另一導軌產生強磁場，磁場與電流相互作用，產生強大的安培力推動彈丸，達到很高的速度（理論上可以到達亞光速)。炮彈在軌道中的加速過程電磁軌道炮結構原理示意圖32兆焦電磁軌道炮炮彈出炮口瞬間二、電磁軌道炮的內部結構

微觀上帶電粒子在磁場中受到的洛倫茲力，在宏觀表現(xiàn)為：在磁場中的通電導線，將受到垂直方向的推力。

其公式可以簡單表示為：F=BIL。垂直于磁場的一段通電導線，在磁場中某處受到的安培力的大小F跟電流強度I和導線的長度L的乘積成正比。電磁軌道炮結構原理示意圖三、電磁軌道炮發(fā)射過程1.電樞炮彈被壓入炮膛；2.接通電源，幾百萬安電流由后膛饋入，流經(jīng)軌道、電樞、另一側軌道，形成閉合回路；3.兩根軌道中的反向電流在軌道之間區(qū)域形成強磁場，對載流電樞產生洛倫茲力；4.電磁力驅動電樞并帶動炮彈迅速加速；5.強加速度作用下，炮彈在軌道內被加速至7-9倍音速（2-3km/s）的超高速度并發(fā)射出去。電磁軌道炮供電回路炮彈在軌道中的多級加速過程四、電磁軌道炮的優(yōu)點

1.炮彈速度快，精度高，射程遠，威力大。初始速度達到2500米/秒，炮彈不易受到干擾，保證了炮彈的精度。2.炮彈體積小，重量輕。電磁炮彈幾乎不使用推進劑，減少了裝藥量；是傳統(tǒng)120毫米火炮炮彈的八分之一。