磁軌砲
磁軌炮（英語：railgun），也稱軌道炮，是一種與單極摩打原理相似的電磁炮發射裝置。磁軌炮以電流產生的勞侖茲力加速載物，令其沿平行的導軌移動，並進入下一個軌道繼續加速[2]。
磁軌炮的動力來源與其他武器不同，不使用炸藥與推進劑，而是使用電磁力取得巨大動能來發射砲彈，傳統軍事用槍械的槍口初速無法超越每秒2000公尺，而磁軌炮能達到每秒3000公尺。另外磁軌炮能避免傳統炸藥與彈頭存儲的風險，以及相對低廉的成本亦是磁軌炮的優勢[3]。
除了軍事應用，美國太空總署也建議運用磁軌炮將載荷送入外太空的地球同步軌道[4]；然而在過程中將產生強大的G力，限制了載荷的使用。這種交通工具被稱為質量投射器。
基本介紹
編輯
電磁炮與傳統摩打的不同之處在於其結構不需場磁鐵（永久磁鐵）[5]，它的基本結構由單環電流組成，因此需要極大電流（超過百萬安培）來產生足夠的槍口初速。其中一種常見的變種是利用驅動電流通過平行導線，增加電樞產生的磁場（直流串繞摩打的設置），稱為增強磁軌炮[6]，這種設置減少了電流的需求量。
電樞可以是子彈組成的一部份，也能被用以加速絕緣、不導電的子彈。通常固態金屬導體是磁軌炮電樞較好的材料來源，但也可以使用等離子電樞與混合電樞[7]。與傳統槍受火藥爆炸的瞬間氣壓推進的原理相同，等離子電樞以類似的方式推動非導體的固態載荷。等離子電樞以等離子體將金屬電樞與槍軌連結，在速度超過閾值後，固體電樞亦能轉型為混合電樞。
對於軍事應用來說，磁軌炮的優勢在於它能達到遠超過傳統武器的槍口初速[8]。槍口初速的提升可以有效改善射程，並且提高終端速度，令其剩餘的動能產生榴彈的爆破效應。典型磁軌炮的槍口初速通常能達到每秒2000-3500公尺[9]。對於單迴路磁軌炮而言，它需要在幾微秒間經過五百萬安培，產生的磁場強度約為10忒斯拉，現代磁軌炮的設計通常為「空芯」（不使用磁性材料），以提高磁通量。
磁軌炮的速度處於輕氣炮的範圍，然而後者被認為更適合應用於實驗室，而磁軌炮在軍事應用上具有十足潛力。理論上，如果能開發重量輕、穩定的電源技術，應用於磁軌炮，系統總體積與質量將會遠小於常規推進劑的彈藥量，克服傳統彈藥的不穩定性（大大減少敵軍炮火的威脅）。
應用
編輯- 美國海軍亞里·伯克級驅逐艦的後繼實驗艦朱姆沃爾特級驅逐艦（USS Zumwalt DDG-1000）設計好一套整體電力系統 (IPS)，能夠有效輸送電力往摩打或是武器，以利日後裝配磁軌砲，但礙於成本問題，目前只裝配先進火炮（AGS）代替。
- 2018年2月1日，幾張安裝新型號艦砲的072III型大型登陸艦海洋山號在網上廣傳，輿論認為是中國解放軍試驗中的磁軌砲，但也有說法指其設計更接近線圈炮。
- 2023年10月17日，日本防衛裝備廳稱日本海上自衛隊已成功在海上試射中口徑電磁砲，其採用40毫米砲管，砲身長達6公尺、重約8噸，充電能量達5百萬焦耳（MJ），發射40毫米的鋼彈後，能使彈藥初速達到約6.7馬赫的超音速，砲管壽命能發射超過120發。[10]
參見
編輯參考資料
編輯- ^ Fletcher, Seth. Navy Tests 32-Megajoule Railgun |. Popular Science. 2013-06-05 [2013-06-16]. （原始內容存檔於2015-05-06）.
- ^ Rashleigh, C. S. & Marshall, R. A. Electromagnetic Acceleration of Macroparticles to High Velocities. J. Appl. Phys. April 1978, 49 (4): 2540 [2016-02-25]. doi:10.1063/1.325107. （原始內容存檔於2014-12-17）.
- ^ Rail Strike. The Economist. 2015-05-09 [2016-01-31]. （原始內容存檔於2015-05-17）.
- ^ Atkinson, Nancy. NASA Considering Rail Gun Launch System to the Stars. Universe Today. 2010-09-14 [2016-02-25]. （原始內容存檔於2018-02-07）.
- ^ Hindmarsh, John. Electrical Machines and their Applications. Oxford: Pergamon Press. 1977: 20. ISBN 0-08-021165-8.
- ^ Fiske, D.; Ciesar, J.A.; Wehrli, H.A.; Riemersma, H.; et al. The HART 1 Augmented Electric Gun Facility. IEEE Transactions on Magnetics. January 1991, 27 (1): 176–180 [2016-03-05]. ISSN 0018-9464. doi:10.1109/20.101019. （原始內容存檔於2014-12-17）.
- ^ Batteh, Jad. H. Review of Armature Research. IEEE Transactions on Magnetics (IEEE Magnetics Society). January 1991, 27 (1): 224–227 [2016-03-05]. doi:10.1109/20.101030. （原始內容存檔於2015-02-08）.
- ^ Gully, John. Power Supply Technology for Electric Guns. IEEE Transactions on Magnetics (IEEE Magnetics Society). January 1991, 27 (1): 329–334 [2016-03-05]. doi:10.1109/20.101051. （原始內容存檔於2015-02-10）.
- ^ 50 megajoules kinetic energy. Wolfram Alpha. 2014-04-28 [2016-03-05]. （原始內容存檔於2017-07-02）.
- ^ 吳哲宇. 超中趕美！ 日本成功進行電磁砲海上試射. 自由時報. 2023-10-18 [2023-12-26]. （原始內容存檔於2023-12-26）.
外部連結
編輯
- 鳳凰衛視官方頻道-中國電磁砲騰空出世 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- NRL Railgun Demonstration Video （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） US Naval Research Laboratory, July 2010
- USN sets five-year target to develop electromagnetic gun （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Jane's Defence Weekly, 20 July 2006
- Electromagnetic Railgun （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Popular Science Article
- World’s Most Powerful Rail Gun Delivered to Navy （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, 14 November 2007
- 電磁砲問世，美軍開創新「大炮巨艦」時代。網易專題