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电磁炮不用火药,为什么发射的时候还是会喷火呢?

作者:机械网
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电磁炮不用火药,为什么发射的时候还是会喷火呢?

  

电磁炮不用火药,为什么发射的时候还是会喷火呢?

  明白了原理,我们再看为什么电磁炮没有火药一样喷火。由于电磁炮在开炮瞬间可以将金属弹丸加速到6马赫以上甚至更高,所以在这个短短的瞬间,金属弹丸与炮管、金属弹托与炮管之间必将产生巨大的摩擦,这种摩擦甚至会带来金属表面的直接气化,在巨大电能与动能转化当中,一部分电能也被转化为热能,继而在电磁炮发射瞬间,我们会看到炮口有巨大的火焰和爆炸声,这是气化的金属瞬间燃烧造成的。

  最为关键的是电磁炮打出的炮弹初速非常高。美军实验中电磁炮打出6倍马赫的初速,相当于7200公里/小时;而使用传统火炮,只能达到4500公里/小时,差距还是很大的。目前我国和美国都在大力发展电磁炮,但是我国马少将的技术更加成熟,我们更有理由期待国产电磁炮的横空出世。

  电磁炮技术目前有四个,分别是导轨炮(rail gun)、线圈炮(coil gun)、重接炮(reconnection gun)和御坂美琴炮,好吧最后一个是开玩笑的。

  这三种电磁炮只有结构的不同,没有远离的不同,都是通过“洛伦兹力 ”(Lorentz force)进行炮弹驱动的技术。说起来洛伦兹力与狭义相对论还有点关系,不过咱不说那么深,只需要明白这是电磁加速技术就行了,即在电磁场中运动的带电粒子所感受到的作用力,这是一个强磁场推进技术。

  电磁炮本质上与普通的火炮并无什么原理差异。普通火炮通过火药的化学能爆炸形成作用力推动弹丸,而电磁炮只不过将“化学能”换成了“电能”,让炮弹像一辆磁悬浮列车那样飞出去。

  实际上我们拿铜线就能绕一个电磁炮出来,220v电压射个钉子出去应该没啥问题。不过为了让电磁加速达到武器级别(最起码要超过火炮,否则电磁炮研制没有意义),人们必须采用高压电来完成推动,像美军电磁炮公布的发射数据达到了32兆焦,相当于7公斤的黄色炸药爆炸,每秒需要1万千瓦到10万千瓦不等。

  如此大的电力应用,实际上富集了相当浓厚的带电粒子,这首先就会形成一种物质状态改变——等离子。等离子是物质的第四态,它可由高温离解-电离得到,也可直接是一团带电粒子形成。比如说我们生活中的“等离子弧焊”、“等离子切割机”等等,这就是藉由高温将离子电离产生的等离子原理工作的。

  或者我们说简单点,等离子就是一些游戏、动画中经常出现的名词“电浆”,而在足够高的温度下,便会产生等离子火焰。电磁炮的炮弹后方由“等离子电枢”推动,这东西本来就有有火焰,只不过它与炸药的化学火焰是不一样的。

  此外,电磁炮的炮弹出膛速度极快,起点就是6马赫,这让弹体与空气产生了极大的摩擦效应,就像流星坠下时与大气层的摩擦一样,当然会形成高温高热。实际上弹体烧蚀问题在电磁炮研究上的难点丝毫不亚于发射,高速炮弹不仅烧蚀自己,还会对炮膛轨道造成烧蚀,当飞行速度达到10马赫以上后,还会产生放电现象。为了让炮弹更好的工作,它们本就设计了一些用以烧蚀的外壳。

  所以电磁炮的炮口焰其实并不难理解,内膛、炮弹的烧蚀、等离子火焰、空气摩擦热量等等共同作用的产物。

  我是兵说,我来回答。

  电磁炮发射炮弹时,确实可以看到明显的火光,但这种火光并非是火药产生的。

  电磁炮基本都是导轨炮,对炮弹的推力和电流的平方成正比,当电流达到几百万安培的时候,炮弹的出膛速度将高达8倍音速以上。炮弹后面有一个等离子电枢,通电就变成了等离子体,推动炮弹前进。到达炮口的高能量等离子体,其发射效果和普通化学炮的炮口焰和烟很类似。

  另外,由于电磁炮的炮弹在脱离炮口前,已加速到每秒2000米以上的超高音速,这会造成轨道烧蚀、弹头烧蚀,在大气内的速度若接近10马赫,还会和空气发生剧烈的摩擦放热和放电。电磁炮发射时炮口的烟火,大多数和火药无关,而是其本身的高速、高热、高能产生。

  轨道炮的特点,是电流要从炮弹中穿过。当炮弹被射出炮膛时,电流的回路就被切断了。电流会产生磁场,当电流终止的时候,磁场的能量会在瞬间释放出来,产生击穿空气的放电。瞬间切断几百万安培的电流会产生巨大的火光。空气被击穿放电时,不但有火光,而且有声音,就像闪电必然伴随雷声一样,所以电磁炮发射也会火光冲天、炮声隆隆。

  电磁炮的炮弹是高速出膛的,可以达到几倍音速,在高速高压下炮弹与空气发生剧烈摩擦,产生大量游离电子导致电离效应,同时正负电子发生聚合反应,宏观表现就是产生巨大的火光,但是这种现象是非常短暂的,人眼睛是看不那么清楚的。可能不全面,欢迎补充指正。

  电磁炮不用火药,为什么发射的时候还是会喷火呢?

  电磁炮不用火药发射的时候产生的火是电弧火,是阳极电与阴极电碰撞后产生的高温能量点爆周围的离子和部分空气形成的火弧光烟,就像闪电形成的火光一样……

  一. 炮弹要传导强大电流,接触不稳定产生强烈的火花放电。

  二. 速度太快,高速摩擦。

  另外说一下炮弹飞出去以后后面带火,应该是与空气摩擦,导致后面气体与弹体摩擦后带有很高温度产生等离子体辐射,也就是我们说的火焰,不是电火花。因为电磁炮弹体不同于普通炮弹,发射瞬间弹体因为载荷极大的电流会达到很高温度,都促使这种现象发生。但只应该在很短的时间内存在这种现象,很快等待弹体表面冷却后,不带有这么高的温度,弹体附近空气摩擦后温度不高产生不了等离子体辐射。就没有尾焰了

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