電磁式飛彈發射器利用電磁力(安培力或洛倫茲力)作為推進動力來發射飛彈的發射器。
基本介紹
- 中文名：電磁式飛彈發射器
- 外文名：electromagnetic launcher of missile
- 學科：航空工程
- 領域：工程技術
簡介,線圈炮,軌道炮,電熱炮,重接炮,電磁炮主要問題,
簡介
電磁式飛彈發射器利用電磁力(安培力或洛倫茲力)作為推進動力來發射飛彈的發射器。
線圈炮
線圈炮又稱交流同軸線圈炮。它是電磁炮的最早形式，由加速線圈和彈丸線圈構成。根據通電線圈之間磁場的相互作用原理而工作的。加速線圈固定在炮管中，當它通入交變電流時，產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流。感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用，產生電磁場力，使彈丸加速運動並發射出去。
軌道炮
軌道炮(Rail Gun)或譯磁軌炮、導軌炮由法國人維勒魯伯於1920年發明，是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發射出去。它由兩條平行的長直導軌組成，導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸。當兩軌接入電源時，強大的電流從一導軌流入，經滑塊從另一導軌流回時，在兩導軌平面間產生強磁場，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會以很大的速度(理論上可以到達亞光速)射出，這就是軌道炮的發射原理，軌道炮是電磁炮最常見的式樣。電磁炮是利用電磁發射技術製成的一種先進的動能殺傷武器，與傳統的大炮將火藥燃氣壓力作用於彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程。因而引起了世界各國軍事家們的關注。自80年代初期以來，電磁炮在未來武器的發展計畫中，已成為越來越重要的部分。
電熱炮
電熱炮的原理完全不同於上述兩種電磁炮，其結構也有多種形式。最簡單的一種是採用一般的炮管，管內設定有接到電漿燃燒器上的電極，燃燒器安裝在炮後膛的末端。當電漿燃燒器兩極間加上高壓時，會產生一道電弧，使放在兩極間的電漿生成材料(如聚乙烯)蒸發。蒸發後的材料變成過熱的高壓電漿，從而使彈丸加速。
重接炮
重接炮是一種多級加速的無接觸電磁發射裝置，沒有炮管，但要求彈丸在進入重接炮之前應有一定的初速度。其結構和工作原理是利用兩個矩形線圈上下分置，之間有間隙，長方形的"炮彈"在兩個矩形線圈產生的磁場中受到強磁場力的作用，穿過間隙在其中加速前進。重接炮是電磁炮的最新發展形式。
電磁炮主要問題
將電磁炮作為一種新型航天發射裝置，還需要解決以下幾個問題：首先，那台實驗電磁炮的加速度太大，人無法承受。這個問題只有一個解決方法，那就是延長加速時間。然而這必須以採用更長的軌道為代價。由於人體只能承受大約15倍重力加速度的長時間加速，滿足人體耐受能力的電磁炮所需的軌道長度(經計算，為達到第一宇宙速度，約需200千米)在技術上難以實現。
第二，如果把電磁炮水平安裝在地面上，飛出炮口後的炮彈仍然會在大氣阻力下很快減速，難以順利達到環繞地球軌道，為此，用於航天發射的電磁炮必須將出口設定在空氣稀薄的高山之巔。
第三，電磁炮能夠發射的炮彈質量仍然不大，這是加速能力不足造成的。加速炮彈的力與磁場和電流之積成正比，要獲得足夠強的加速磁場一般靠超導磁體。用超導線圈產生磁場已是相對成熟的技術，但超導磁體需要冷卻到很低溫度(如液氦溫度，約-269°C)才能發揮作用，這對於軍事套用是個問題，因為會大大降低發射裝置的靈活性，但作為固定使用的航天發射裝置，基本上可以不必考慮這些，而且如果高溫超導強磁體能夠研製成功，對低溫條件的要求也可放寬。
關於電磁炮的第四個技術問題和第三個相關，因為在磁場不夠強的情況下，要想提高加速能力就只能讓炮彈通過足夠大的電流。於是就產生了大電流發熱和炮身燒蝕等麻煩。幸好這些麻煩對於航天發射不太重要，因為作為武器的電磁炮得嚴格限制長度，而作為發射工具，幾千米甚至十幾千米的炮身並不算問題，只是對建設施工時的作業精度要求較高罷了。 此外，延長軌道也可使炮彈承受的加速度降低。經過計算，用5千米長的軌道使炮彈由靜止加速到第一宇宙速度，加速度是重力加速度的600倍，這已經比普通迫擊炮發射時的加速度還小了，可人顯然還是無法忍受，而長1000千米的加速軌道在地球上幾乎無法建造。
最後，建造公里級長度，配備強磁場的加速軌道不會有技術困難，實際上為數眾多的粒子加速器、對撞機等多半具有幾千米，甚至幾十千米長的加速和聚能環。而且它們除了對環道施工的精度要求極高外，各轉彎和控制點等處也均需要設定強磁場。在建造宇宙電磁炮的基本技術方面，人們早已充分掌握了。真正的困難是，從來沒誰把超級加速器放在高寒山區，而且青藏高原的交通條件不便利。
至於電磁炮的發射成本，如果不考慮產生強磁場的低溫液體費用，僅僅是電和不可回收的炮彈殼體而已，日常維護成本也和同長度的高速捷運相仿，可以開口處一小段配備專職掃雪人員，或加個活動蓋子就能解決。
