电磁炮是什么，为何近年来电磁炮研究复兴了

长期以来，一直是发射弹丸的首选推进剂。但是确实有三个主要限制：

必须随炮弹一起携带，使整个炮弹更重。基于军械不稳定，因此难以处理和运。推动的炮弹的初速通常限制在每秒约约1,219米。

是否有可能克服这些挑战？ 一种解决方案是电磁轨道炮，简称电磁炮，或简称为轨道炮。 电磁炮使用电磁场加速金属炮弹，可以将弹丸加速到每秒16,000米。尽管目前的海军电磁炮炮最大射程为100公里，但铁路火车上的电磁炮可以在6分钟内击中400公里外的目标。

在本回答中，我们将讨论轨道炮的工作原理，使用方法以及该技术的局限性。

电磁炮的组成

电磁炮基本上是一个大型电路，由三部分组成：电源，一对平行的轨道和活动的电枢。 

电源是电磁炮的电流源。通常，中型到大型口径电磁炮使用的电流为数百万安培。导轨由一定长度的导电金属组成，例如铜，它们的长度范围为1.2米-9米。

电枢桥接轨道之间的间隙。它可以是一块实心的导电金属，也可以是一个导电的弹托——一个能装有弹丸或其他投射物的载体。一些轨道炮使用等离子电枢。在这个装置中，一个薄金属箔放在一个不导电的弹丸的背面。当能量流过这层箔时，它会蒸发，变成一个携带电流的等离子体。

以下是各部分协同工作的方式：

电流从电源的正极端子流过正电源线，穿过电枢，然后从负极电源线流回电源。

任何导线中流动的电流都会在导线周围产生磁场——会感应出磁力的区域。该力既有大小又有方向。在电磁炮中，两个轨道的作用就像导线，磁场在每个轨道周围循环。磁场的力线沿正极轨道绕逆时针旋转，沿负极轨道围绕顺时针旋转。轨道之间的净磁场方向垂直指向。

就像电场中的带电电线，一种称为洛伦兹力的力（以荷兰物理学家亨德里克·a·洛伦兹的名字命名）作用在抛射体上。洛伦兹力垂直于磁场和流过电枢的电流方向。您可以在下图中看到这是如何工作的。

注意，洛伦兹力平行于轨道，电源。力的大小由方程式F=（i）*（L）*（B）确定，其中F是洛伦兹力，i是电流，L是轨道长度，B是磁场。这种力可以通过增加铁轨的长度或电流量来增加。

因为长铁轨带来了设计上的挑战，所以大多数电磁炮都使用强电流——大约一百万安培——来产生巨大的力。弹丸在洛伦兹力的影响下，加速到与电源相对的轨道末端，并通过一个孔弹射出去。一旦电路断开，电流就会黎明消失，磁场也会消失。

为何近年来电磁炮研究复兴了？

作为当前大型火炮的替代品，军方对电磁炮特别感兴趣。小型钨形式的电磁炮相对较轻，易于运和处理。 而且由于其高速度，与目前的炮弹相比，电磁炮更不容易落弹和风的影响。航向修正很重要，但所有从电磁炮发射的都将由卫星制导。

主要由于后坐力的原因，设计小型臂式电磁炮将更加困难。后坐力，即炮在发射时的后退动作，由射出弹丸的动量决定。将弹丸的质量乘以其速度即可得到其动量，高速电磁炮弹丸后坐力非常大。解决方案是使用便携式火炮发射很小的。一枚小的会限制后坐力，但仍然具有足够的动能以造成严重伤害。

电磁炮曾被提议作为战略防御计划（俗称星球大战）的重要组成部分。“星球大战”是美国的一个项目，负责研究和开发天基系统，以保护美国免受战略弹道的攻击。电磁炮可以发射炮弹来袭的。一些科学家认为，电磁炮还可以从轨道上发射高速弹丸，从而保护地球免受小行星的侵害。一旦撞击，这些抛射物要么摧毁来袭的小行星，要么改变其轨道。

电磁炮也有一些有趣的非军事用途。首先，它们可以在没有大气的地球上空辅助火箭发射卫星或航天飞机。另外，在没有大气层的天体上，例如月球，电磁炮可以在没有化学推进剂的情况下将弹射体送入太空，而化学推进剂需要空气才能发挥作用。

电磁炮也可用于引发聚变反应。当两个小原子核结合在一起形成一个更大的核时，就会发生聚变，这是一个释放大量能量的过程。原子核必须以极高的速度运动才能实现这一目标。一些科学家建议使用两门电磁炮向彼此发射易熔物质的弹丸，高速弹丸的撞击将产生巨大的温度和压力，使聚变得以发生。

许多应用仍处于理论，实验和开发领域。例如，当前的电磁炮不能产生足够的能量来进行核聚变。尽管如此，这项技术还是有希望的。2003年，英国国防部对电磁轨道炮进行了八分之一比例的测试，其炮口速度达到了6马赫，约合每秒2,040米。目前，我们中国的电磁炮炮口速度达6马赫，射程100公里，这是目前最快的电磁炮

随着诸如此类的持续成功，有一天，电磁炮可能会成为战场上的首选和发射台上的首选推进剂。

电磁炮存在问题

从理论上讲，电磁炮是短程和远程火力的理想解决方案。实际上，它们存在几个严重的问题：

电源：产生加速电磁炮弹丸所需的功率是一个真正的挑战。电容器必须存储电荷，直到可以积累足够大的电流为止。尽管对于某些应用而言，电容器可能很小，但在电磁炮中发现的电容器的尺寸却有好几立方米。电阻加热：当电流流过导体时，会遇到导电材料（在这种情况下为铁轨）的阻力。电流激发铁轨的分子，使其发热。在电磁炮中，这种作用会产生大量的热量。熔化：电枢的高速度以及电阻加热引起的热量会损坏导轨的表面。排斥：电磁炮各轨道中的电流方向相反。这会产生与电流成比例的排斥力，该排斥力试图将导轨分开。由于电磁炮中的电流非常大，因此两条轨道之间的排斥力很大。电磁炮的磨损是一个严重的问题。多次使用后不得不中断，有时只能使用一次。

电磁炮是什么

坦克炮是坦克火力的支柱，为了增强火力，通常的方法就是不断地增大火炮口径，目前最大的坦克炮口径已达140毫米。但是，火炮是不能无限加粗的，人们只得打破常规，从更大的范围寻求解决力法。于是，就有了电磁炮。

是火炮，就离不开；，这似乎是人们常识范围的事。但是电磁炮却不用，电磁炮是利用电磁力将弹丸加速到极高速度的一种动能。有人把电磁炮比做“电磁弹弓”，这个比喻十分形象。“电磁弹弓”和橡皮筋弹弓在原理上是一样的，只不过一个用橡皮筋的变形能为动力，一个用电磁力为动力罢了。尽管电磁炮已经不能说是“火”炮了，但它毕竟还是一种用来发射炮弹的炮。

什么是电磁炮

电磁炮是这样一种装置：利用强大的电磁力来加速弹丸，使弹丸高速射向目标并将其摧毁。

电磁炮的发射原理同普通电动机的工作原理是一样的。我们都知道电动机由定子和转子两大部分组成。通电后，电流通过定子上的线圈而产生电磁力，而转子就在电磁力的推动下高速运转起来。

在这里，我们把电磁炮看作一台特殊的“电动机”。炮身相当于电动机的“定子”，炮弹相当于电动机的“转子”。电磁炮的炮身是两条长长的平行铜导轨，炮弹就夹在这两条导轨的中间。

导轨通电后产生一个强大的电流，此电流沿其条导轨入，流经炮弹，然后再由另外一条导轨返回；这样，便在这两条导轨之间形成一个强大的磁场；而该磁场与炮弹中的电流相互作用，产生一个强大的电磁力；此电磁力推动着炮弹沿导轨高速前进，并且日其运行速度越来越高，炮弹就这样被射了出去。所以电磁炮又叫“轨道炮”。

由于电磁推力大，所以电磁炮的炮弹能够达到很高的速度。美国的两个电磁炮实验室已经将3克重的弹丸加速到每秒11千米，另外还将300克重的弹丸加速到每秒4千米。我们知道，一般火炮的射出速度只有每秒0.8千米左右，步的射出速度也只有每秒1千米左右。

由于电磁力很均匀，故电磁炮的弹丸在飞行中比较稳定；又由于在发射时不出火焰和烟雾，也不产生冲击波，所以电磁炮的隐蔽性好；电磁炮可以根据目标的特征快速调节电磁力的大小；另外，电磁炮也比较经济。常规火炮的发射药每产生1兆焦耳能量大约需耗资10美元，而用电磁炮只需0.1美元。

电磁炮的发展受到各军事强国的高度重视，例如在美国的“战略防御计划”中，对电磁炮的研制占有重要地位。

不过，从电磁炮的当前发展水平来看，距离实战要求仍有一定的距离。例如：实战要求能将3千克重的弹丸加速到每秒15~30千米的速度，而目前的实际水平距离这个要求还差得很多；目前的电磁炮导轨材料还不够强固，弹丸高速掠过时，往往会使导轨发生剪切、变形甚至熔化；高速飞行的电磁炮弹丸在穿过大气层时，容易被烧蚀；目前仍处于试验阶段的天基电磁炮系统，其重量太大，其费用也极高。