美国海军特种作战中心英语Naval Surface Warfare Center 在2008年1月试射

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。

基本介绍

磁道炮的运作概要图。

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)。

应用

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