磁道炮

✍ dations ◷ 2024-12-22 14:55:15 #磁道炮

磁道炮（英语：railgun）是一种与单极马达原理相似的电磁炮发射装置。磁道炮以电流产生的劳仑兹力加速载物，令其沿平行的导轨移动，并进入下一个轨道继续加速。磁道炮的动力来源与其他武器不同，不使用炸药与推进剂，而是使用电磁力取得巨大动能来发射炮弹，传统军事用枪械的枪口初速无法超越每秒2000米，而磁道炮能达到每秒3000米。另外磁道炮能避免传统炸药与弹头存储的风险，以及相对低廉的成本亦是磁道炮的优势。除了军事应用，美国国家航空航天局也建议运用磁道炮将载荷送入外太空的轨道；然而在过程中将产生强大的G力，限制了载荷的使用。这种交通工具被称为质量投射器。鉴于磁道炮是用纯物理方式来提供弹丸动能，所以严格来说，磁道炮是冷兵器的一种。电磁炮与传统马达的不同之处在于其结构不需场磁铁（永久磁铁），它的基本结构由单环电流组成，因此需要极大电流（超过百万安培）来产生足够的枪口初速。其中一种常见的变种是利用驱动电流通过平行导线，增加电枢（英语：Armature (electrical engineering)）产生的磁场（直流串绕马达（英语：series-wound motor）的设置），称为增强磁道炮，这种设置减少了电流的需求量。电枢可以是子弹组成的一部分，也能被用以加速绝缘、不导电的子弹。通常固态金属导体是磁道炮电枢较好的材料来源，但也可以使用等离子电枢与混合电枢。与传统枪受火药爆炸的瞬间气压推进的原理相同，等离子电枢以类似的方式推动非导体的固态载荷。等离子电枢以等离子体将金属电枢与枪轨连结，在速度超过阈值后，固体电枢亦能转型为混合电枢。对于军事应用来说，磁道炮的优势在于它能达到远超过传统武器的枪口初速。枪口初速的提升可以有效改善射程，并且提高终端速度，令其剩余的动能产生榴弹的爆破效应。典型磁道炮的枪口初速通常能达到每秒2000-3500米。对于单回路磁道炮而言，它需要在几微秒间经过五百万安培，产生的磁场强度约为10特斯拉，现代磁道炮的设计通常为“空芯”（不使用磁性材料），以提高磁通量。磁道炮的速度处于轻气炮（英语：Light-gas gun）的范围，然而后者被认为更适合应用于实验室，而磁道炮在军事应用上具有十足潜力。理论上，如果能开发重量轻、稳定的电源技术，应用于磁道炮，系统总体积与质量将会远小于常规推进剂的弹药量，克服传统弹药的不稳定性（大大减少敌军炮火的威胁）。

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