电磁波与电磁炮课件.pptx

1、电磁理论在电磁炮中的应用目录电磁炮基本情况电磁炮用途及特点电磁炮现状及前景电磁炮物理原理1342电磁炮基本情况ONEONEPART电磁炮基本情况英国1986年将100g弹丸加速到2，75km/秒，先后制造出40，90毫米口径炮；法国和德国研制出15毫米口径，最大速度5km/秒预加速跑；日本前苏联也都有类似研究，目前中国正一步步向发达国家靠拢，已经圆满试射25公斤级炮弹，这对于中国来讲也是一个巨大的飞跃。冷兵器时代，利用原始机械抛射物体，速度只有每秒几十米；热兵器时代，利用化学能的火炮可以使弹丸初速度达到1.8千米/秒；目前。利用电能的电磁炮可将弹丸加速到2.5千米/秒，这还远非极限。美国至第二

2、次世界大战以来，始终处于电磁炮研究的国际领先地位，先后研制出12，40，50，90毫米口径，以及最大射速达到7km/秒，最远射程达到500km的超级电磁炮，除美国外，还有二十多个国家从事电磁炮的研究。电磁炮物理原理TWOPART电磁炮物理原理时变电磁场定义 时变电磁场的含义，即为场量随时间变化的电磁场。电场的场量随时间变化时伴随有磁场，磁场的场量随时间变化时伴随有电场。电场与磁场两者相互依存，互为因果形成统一的电磁场。静电场或静磁场是能够独立存在的，这是静态场和事变场的重要区别。电磁炮物理原理时变电磁场产生原理 基于法拉第在静电场中提出的电磁感应定律，麦克斯韦进行了大胆的猜想。并用数学的推理方

3、法对法拉第的电磁感应定律进行了补充说明。 麦克斯韦方程表明，不仅磁场的变化要产生电场，而且电场的变化也要产生磁场。时变场在这种相互作用下，产生电磁辐射，即为电磁波。8电磁炮物理原理时变电磁场应用电磁炮电磁炮的基本原理：法拉第电磁感应定律电磁炮的分类：线圈炮，轨道炮，电热跑，重阶炮9电磁炮物理原理轨道炮利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去，它由两条平行的长直轨道组成，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力作用下，会以很大速度射出重阶炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，长

4、方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用。线圈炮由加速度线圈和弹丸线圈构成，当加速度线圈通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流，感应电流的磁场与加速线圈的磁场相互作用，产生磁场力，使弹丸加速运动并发射出去。采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电级，燃烧器安装在炮后膛的末端。当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧。使放在两级体间的等离子体生成材料蒸发，蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速电磁炮物理原理线圈炮的主要部件是螺线管，它是线圈均匀地密绕在炮筒上，螺线管的单位长度的匝数为n，炮筒的内半径为R，L为螺线管的长度。螺线管

5、通入电流时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的B-x关系如图，在螺线管中部磁场均匀，端口附近磁场发散。电磁炮物理原理根据毕萨定理，螺线管端口附近P点B的轴向分量为式中x为p点坐标，B径向分量为式中r为离螺线管轴线的距离电磁炮物理原理弹体a绕有一定数量的线圈，如图2所示，当螺线管通入电流时 ，弹体线圈感应电流为 ，为方便计算，在相互作用瞬间，可认为 为恒量。1i2i1i2i根据安培公式利用斯托克斯公式可以推出弹体线圈在磁场中受平移力的公式为利用（5）式可以算出线圈在螺线管断口处所受的平移推力为电磁炮物理原理弹体为铁磁质材料，设铁磁质弹体b与螺线管相对位置为x（xL）利用安培环路定律，x处H大小为穿过弹

6、体截面的磁通为根据磁通连续定理，穿过每一匝线圈的磁通量等于上式，从而得到螺线管的电感为电磁炮物理原理系统的总能量为把（8）式带入（9）式，由于x保持常数，使电感也是常数，因此，可把电感拿到积分号外，电磁炮物理原理根据虚功原理，沿x轴方向的力为把（8）式带入（11）式，可求得弹体受到沿x轴方向的力为负号表示铁磁质弹体受力的方向与x轴的方向相反，所以铁磁质弹体被螺线管吸引。电磁炮用途及特点ThreePART17电磁炮用途及特点发射速度高，炮弹动能大。电磁炮作用在弹丸上的力，在数量级上比传统火炮大一个量级隐蔽性好。由于电磁炮火焰、烟雾和后坐力都很小，有利于阵地隐蔽。工作稳定，重复性好。电磁炮不存在常

7、规火炮因点火过程和发射药燃烧过程的微量变化引起的弹体速度的不稳定，每次发射均具有相似的重复性。电磁炮用途及特点传统火炮 vs 电磁炮火炮很难超过2千米/秒，电磁炮可达几十千米/秒火炮最远为185千米，电磁炮为370千米火炮为20兆焦耳，电磁炮为32-64兆焦耳火炮需要10美元，电磁炮需要0.1美元火炮化学能转换效率仅20%，电磁炮电能转换效率达50%战俘巡航导弹 245米/秒声音速度 340米/秒一般步枪子弹 710米/秒一艘舰炮弹丸 900米/秒电磁炮弹丸 2500米/秒电磁炮用途及特点战略反导-防天战术反导-防空海军应用-反导舰炮陆军应用-反装甲在军事方面的用途空军应用-舰炮拦击卫星-电磁

8、炮拦截器航天应用-航天电磁发射电磁炮现状及前景FOURPART电磁炮现状及前景近十年来，随着新技术、新材料的不断发展，电磁发射技术在发射装置、发射质量、弹丸速度、大功率电源等方面的研究取得了一系列的成果。当前以美国、俄罗斯、法国、德国、澳大利亚等国家研究较为前沿ABC1992年夏，美国研制成功世界上第一套完整的靶场轨道炮，并在陆军尤马试验场进行了发射试验，迈出了电磁炮走出实验室的第一步2008年1月31日，美国海军在位于达尔戈伦的海军水面作战研究中心进行了一次高能电磁轨道炮发射试验。弹丸出膛瞬间速度达到2520m/s电磁炮现状及前景脉冲功率电源技术轨道和电枢的可靠性技术载弹丸技术技术瓶颈ABC 尽管电磁炮目前仍处于研究阶段，但前景乐观。考虑到各个国家对军事力量的培养与新技术领域的开辟，人类必将突破技术瓶颈，迎来电磁武器全面发展的时代。展望THANKS FOR WATCHING