風雅的智慧——琴棋書畫詩酒花

3. 靠電磁力發射高速彈丸的電磁炮

　　電磁炮是一種全新的武器裝備。它不像過去的大炮那樣， 靠火藥爆炸時產生的巨大推力， 使炮彈從炮口飛出。電磁炮采用了電磁發射技術， 靠電磁力加速彈丸， 使彈丸以較高的速度射出。電磁炮可分為低壓直流導軌炮、交流同軸線圈炮、重接炮和電熱炮等四種。

　　低壓直流導軌炮的工作原理與直流電動機相同， 可以認為這種電磁炮是一種特殊的直流電動機。低壓直流導軌炮上有兩根導電導軌， 彈丸放在兩根導軌之間。將導電導軌與低壓直流電源的正、負極相連， 強大的電流就會從一根導軌流入， 通過彈丸後從另一根導軌流出， 在空間形成磁場。圖5 是電磁炮原理的示意圖， mn 、qp 是兩根導電導軌， ab 是彈丸。當mn 、qp 與電源接通時， 在空間產生的磁場如圖5 所示。彈丸ab 在磁場中， 其上有電流通過。根據物理學的理論可知， 通電導線在磁場中受到磁場的作用力， 這個力叫作安培力。安培力的方向由左手定則判斷。在圖5 所示的情況下， 速度逐漸加大。

　　增大通過導軌上的電流， 電磁炮中的磁場將增強。增大通過彈丸的電流， 彈丸受到的安培力也將增大。總之， 給電磁炮通入很強的電流， 就可以使彈丸受到很大的推力， 而且加速均勻。

　　前蘇聯在60 年代就研製出了一種實驗性電磁炮， 成功地發射了鎢、鈷、鋇、鋁等金屬粒子彈丸， 速度達到25 千米/ 秒。美國在1981 年使用電磁導軌炮， 把317 克的彈丸， 加速到4. 2 千米/ 秒。現在已試製的電磁導軌炮， 炮筒粗0. 3米、長25 米， 能將3 克至300 克的聚碳酸脂塑料彈丸， 以4 ～11 千米/ 秒的速度從炮口射出。

　　電磁炮是對常規火炮進行的一場革命。使用電磁炮時，在炮膛內沒有火藥爆炸， 發射時沒有聲響、沒有煙霧、沒有炮口焰。電磁炮直接將彈丸射出， 不需要在炮彈內裝填火藥， 所以電磁炮的炮彈比普通火炮的炮彈小。使用電磁炮，

　　可以在彈丸射出前一直使彈丸加速， 隻要增大電流、加長導軌， 就可以增加彈丸的射出炮口速度。電磁炮能以每秒幾千米、幾十千米的高速將彈丸射出， 所以電磁炮彈具有很強的穿甲能力。

　　現在， 美國、英國、西德、以色列、澳大利亞、俄羅斯等國， 都下了很大力量來研製低壓直流導軌電磁炮， 重點是坦克電磁炮。預測在本世紀末可以研製出實戰型電磁炮。

　　交流同軸線圈炮的結構比低壓直流導軌炮複雜。這種電磁炮的炮膛內安裝著若幹個同軸驅動線圈， 在炮彈上也有一個線圈。發射時， 給驅動線圈依次通電， 炮膛內形成運動的電場。由法拉第電磁感應定律可知， 炮彈線圈上產生感生電流。感生電流受到磁場的作用， 使炮彈加速運動。這個工作原理與日常生產、生活中使用的交流感應電動機的工作原理相似。交流同軸線圈炮的優點是效率高， 大約可將輸入能量的50 % 轉換為炮彈運動的動能， 適合於發射質量較大的炮彈。另外， 炮彈線圈與驅動線圈之間有排斥力， 所以炮彈與炮膛不接觸， 炮膛的磨損小， 炮彈運動時的阻力也小。

　　第三種電磁炮稱為重接炮。重接炮的炮膛上、下分別安有矩形線圈， 線圈中間有一個間隙。長方形的“炮彈”則放在兩個線圈的間隙中。發射時， 線圈通電產生強大的磁場。

　　炮彈受磁場作用力加速運動。重接炮能像交流同軸線圈炮那樣發射質量較大的物體， 減小炮彈對炮膛的磨損， 也能像低壓直流導軌炮那樣高速發射炮彈， 而且加速度比較均勻。

　　第四種電磁炮稱為電熱炮。電熱炮的工作原理與前三種有所區別。電熱炮分為兩種： 一種是普通電熱炮， 另一種是燃燒擴張型等離子電熱炮， 也叫CAP 電熱炮。普通電熱炮的炮彈內裝有石蠟、油、水等電介質液體， 發射時給電介質液體通電， 液體蒸發產生大量離子， 這些離子向後方噴出， 推動炮彈向前加速。CAP 電熱炮的炮彈內裝有液體發射藥， 利用電脈衝使液體發射藥氣化產生高壓等離子體， 離子向後噴出產生向前的推力， 推動炮彈向前加速運動。美國從1984 年開始， 已經完成了一些不同口徑的係列電熱炮的研究工作。

　　隨著大功率電源的出現和超導技術的發展， 電磁炮發射的速度越來越大， 電磁炮的體積越來越小， 越來越接近實戰的需要。