¿Qué es una pistola electromagnética?
. Las fuentes de energía suelen utilizar dispositivos que pueden almacenar de 10 a 100 MJ de energía. Las fuentes de energía que se utilizan actualmente en los experimentos incluyen baterías, dispositivos de compresión de flujo magnético y generadores unipolares. Entre ellos, los generadores unipolares son la fuente de energía más prometedora en el futuro próximo. El acelerador es un dispositivo que convierte la energía electromagnética en energía cinética del proyectil, permitiéndole alcanzar altas velocidades. Hay dos categorías principales: aceleradores de cañón de riel alimentados por generadores unipolares de CC de bajo voltaje y sincrotrones coaxiales con estructuras de bobina continua o discreta. El interruptor es un dispositivo que conecta la fuente de energía al acelerador, lo que permite dirigir millones de amperios al acelerador en milisegundos. Uno consta de dos rieles de cobre y un control deslizante que se desliza entre ellos. Ya en el siglo XIX, los científicos descubrieron que las cargas y corrientes en los campos magnéticos se ven afectadas por la fuerza de Lorentz. A principios del siglo XX alguien propuso la idea de utilizar la fuerza de Lorentz para lanzar balas de cañón. Durante las dos guerras mundiales, Francia, Alemania y Japón estudiaron las armas electromagnéticas. Después de la Segunda Guerra Mundial, otros países también realizaron investigaciones en esta área. Desde principios de la década de 1970, la tecnología relacionada con las emisiones electromagnéticas ha logrado grandes avances. La Universidad Nacional de Australia ha construido el primer transmisor electromagnético capaz de acelerar un bloque de plástico (cáscara) de 3 gramos a una velocidad de 6.000 metros por segundo. Desde entonces, científicos australianos y estadounidenses han construido diferentes tipos de prototipos experimentales y realizado múltiples experimentos de lanzamiento. El cañón electromagnético impulsado por un generador unipolar ha podido acelerar 365 proyectiles de 438+08 g a una velocidad de 4200 metros/segundo. El cañón electromagnético de compresión de flujo magnético ha podido acelerar un proyectil de 2 gramos a una velocidad de 11000 metros. /segundo.
Principios para editar este párrafo
Principios básicos
El principio de la pistola electromagnética es muy sencillo. En el siglo XIX, el científico británico Faraday descubrió que cables en un campo magnético pasaban a través del diagrama esquemático de una pistola electromagnética.
La electricidad será empujada por una fuerza, y si se permite que un conductor corte líneas de fuerza magnéticas en un campo magnético, también se generará una corriente en el conductor. Esta es la famosa ley de inducción electromagnética de Faraday. En base a esta ley se inventaron los generadores y motores eléctricos que ahora se utilizan ampliamente, y también es el principio básico de la pistola electromagnética. En otras palabras, el cañón electromagnético es simplemente un tipo especial de motor, porque su rotor no gira, sino que el proyectil acelera linealmente. Entonces, ¿cómo generar un campo magnético que impulse el caparazón y permita que la corriente pase a través del caparazón para que pueda ganar impulso? Una de las pistolas electromagnéticas más simples está diseñada así: una pista consta de dos conductores con una carcasa colocada en el medio, de modo que la corriente pueda establecer un bucle a través de los tres. Coloque este dispositivo en un campo magnético, active la bala de cañón y ésta acelerará hacia adelante. El arma electromagnética experimental construida por Westinghouse para "Star Wars" en 1980 tenía básicamente esta estructura. Acelera un proyectil con una masa de 300 gramos a unos 4 kilómetros por segundo. Si está en el vacío, esta velocidad se puede aumentar de 8 a 10 kilómetros por segundo, lo que ha superado la velocidad del primer universo y tiene las calificaciones teóricas como un nuevo lanzador espacial.
Cuestiones técnicas
Para convertir esta posibilidad teórica en realidad, es necesario resolver los siguientes problemas: En primer lugar, la aceleración del arma electromagnética experimental era demasiado grande para que la gente pudiera soportarla. . Sólo hay una forma de solucionar este problema y es ampliar el tiempo de aceleración. Sin embargo, esto se consigue a expensas de órbitas más largas. Debido a que el cuerpo humano sólo puede soportar una aceleración a largo plazo de aproximadamente tres veces la aceleración de la gravedad, la longitud de la órbita del cañón electromagnético que cumple con la resistencia del cuerpo humano (según los cálculos, ¡se necesitan unos 1.000 kilómetros para alcanzar la primera velocidad cósmica! ) es técnicamente difícil de lograr. En segundo lugar, si el cañón electromagnético se instala horizontalmente en el suelo, los proyectiles que salen volando de la boca aún se desacelerarán rápidamente bajo la resistencia atmosférica, lo que dificultará la órbita exitosa de la Tierra. Por lo tanto, el arma electromagnética utilizada para el lanzamiento espacial debe ubicarse en la cima de una montaña con aire enrarecido. En tercer lugar, la calidad de los proyectiles que el cañón electromagnético puede lanzar actualmente no es muy buena, lo que se debe a una capacidad de aceleración insuficiente. La fuerza que acelera un proyectil es proporcional al producto del campo magnético y la corriente. Los imanes superconductores se utilizan generalmente para obtener un campo magnético acelerador suficientemente fuerte. El uso de bobinas superconductoras para generar campos magnéticos es una tecnología relativamente madura, pero los imanes superconductores deben enfriarse a temperaturas muy bajas (como la temperatura del helio líquido, alrededor de -269 °C) para funcionar. Esto es un problema para las aplicaciones militares porque no funcionará. Reduce en gran medida la flexibilidad del lanzador. Pero como dispositivo de lanzamiento espacial fijo, estos pueden básicamente ignorarse. Si se pueden desarrollar con éxito potentes imanes superconductores de alta temperatura, se pueden relajar los requisitos para las condiciones de baja temperatura. Principio de la pistola electromagnética
La cuarta cuestión técnica sobre la pistola electromagnética está relacionada con la tercera, porque si el campo magnético no es lo suficientemente fuerte, la única forma de mejorar la capacidad de aceleración es pasar una corriente lo suficientemente grande. a través del proyectil. Por lo tanto, existen problemas como el calentamiento de alta corriente y la ablación del cuerpo de la pistola. Afortunadamente, estos problemas no son muy importantes para los lanzamientos espaciales, porque el cañón electromagnético como arma tiene restricciones estrictas de longitud y, como herramienta de lanzamiento, un cuerpo de cañón de varios kilómetros o incluso diez kilómetros no es un problema, pero en términos de estructura. Sólo requiere una alta precisión. Además, ampliar la trayectoria reduce la aceleración que experimenta el proyectil. Según los cálculos, el proyectil acelera desde el reposo hasta la primera velocidad cósmica en una órbita de 5 kilómetros de longitud. La aceleración es 600 veces la de la gravedad. Ya es más pequeña que la de un mortero normal, pero obviamente es insoportable, y es de 1.000 kilómetros. -La órbita de larga aceleración en la Tierra era casi imposible de construir, por lo que se abandonó la idea de utilizar armas electromagnéticas para disparar a las personas.
Finalmente, algunas personas piensan que puede ser técnicamente difícil construir una órbita de aceleración de un kilómetro de longitud con un fuerte campo magnético, pero esto es sólo una suposición porque no entendemos el nivel actual de la tecnología humana. De hecho, la mayoría de los aceleradores y colisionadores de partículas tienen anillos aceleradores y recolectores de energía que tienen varios kilómetros o incluso decenas de kilómetros de largo. Y no sólo requieren una precisión extremadamente alta en la construcción del bucle, sino que también requieren fuertes campos magnéticos en varios puntos de giro y control. En otras palabras, la gente domina completamente la tecnología básica de fabricación de armas electromagnéticas espaciales, pero solo se utilizan en diferentes campos. La verdadera dificultad es que nadie ha colocado nunca un súper acelerador en las zonas montañosas alpinas y las condiciones actuales del tráfico en la meseta Qinghai-Tíbet no son buenas. En cuanto al costo de lanzamiento del arma electromagnética, si no se considera el costo del líquido a baja temperatura que genera un fuerte campo magnético, es solo electricidad y el costo de mantenimiento diario de la carcasa no reciclable es aproximadamente el mismo que el de un arma electromagnética. Metro de alta velocidad de la misma longitud. Como máximo, es necesario equipar una pequeña sección de la abertura con un quitanieves permanente o una cubierta móvil, lo cual se soluciona.
Editar las características de este párrafo
(1) La fuerza impulsora electromagnética es grande y la velocidad del proyectil es alta. La potencia del pulso del lanzamiento electromagnético es aproximadamente 10 veces mayor que la del lanzamiento de artillería, por lo que la velocidad de los proyectiles disparados con él es muy alta. Generalmente, la velocidad de disparo de la artillería es de aproximadamente 0,8 km/s y la velocidad de disparo de las balas de rifle es de 1 km/s. El cañón electromagnético puede acelerar un proyectil de 3 gramos a 11 km/s y un proyectil de 300 gramos a 11 km/s. 4 km/s km/s, algunos expertos incluso predicen que en el futuro la velocidad puede alcanzar los 100 kg de la estructura del arma electromagnética.
M/s. La velocidad es particularmente importante para los sistemas antimisiles espaciales. Porque cuanto mayor es la velocidad de la máquina de carga de columnas, no solo la eficiencia de interceptación es alta. Y también puede reducir en gran medida la cantidad de armas espaciales. (2) El proyectil tiene buena estabilidad. El empuje del proyectil electromagnético en el cañón es una fuerza electromagnética, que es muy uniforme. El empuje electromagnético es fácil de controlar, por lo que la estabilidad del proyectil es buena, lo que mejora la precisión del impacto. (3) Buen ocultamiento. El arma electromagnética no produce llamas, humo ni ondas de choque cuando se dispara, por lo que permanece oculta en la batalla y no es fácilmente descubierta por el enemigo. Y utiliza combustible de baja calidad como fuente de energía, en lugar de la pólvora tradicional. Esto facilita la seguridad en el lugar de lanzamiento. (4) La energía de lanzamiento del proyectil es ajustable. La magnitud de la fuerza electromagnética se puede ajustar rápidamente según la naturaleza y el tamaño nominal del objetivo, controlando así la energía de lanzamiento del proyectil. (5) Más económico. En comparación con las armas convencionales, el propulsor de armas cuesta 10 dólares por julio y las armas electromagnéticas 0,1 dólares. Las armas electromagnéticas son más económicas que otras armas espaciales.
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Korgon
El cañón de bobina, también conocido como cañón de bobina coaxial de CA, es la forma más antigua de cañón electromagnético y consta de una bobina de aceleración y un bobina de proyectil. Funciona sobre la interacción de campos magnéticos entre bobinas energizadas. La bobina de aceleración está fijada en el cañón. Cuando pasa corriente alterna, el campo magnético alterno generado generará una corriente inducida en la bobina del proyectil. El campo magnético de la corriente inducida interactúa con el campo magnético de la corriente de la bobina aceleradora para producir una fuerza magnética, que acelera el movimiento del proyectil y lo lanza.
Railgun
Un cañón de riel utiliza la fuerza en amperios de la interacción entre los flujos de rieles para lanzar proyectiles. Consta de dos pistas largas y rectas paralelas, con un deslizador de masa muy pequeña colocado entre las pistas a modo de proyectil. Cuando los dos rieles están conectados a una fuente de energía, una fuerte corriente fluye desde un riel y cuando regresa desde el otro riel a través del control deslizante, se genera un fuerte campo magnético entre los dos planos del riel. Bajo la acción de la fuerza de Ampere, el proyectil se lanzará a muy alta velocidad. Este es el principio de disparo del cañón de riel.
Pistola de calor eléctrica
El principio de la pistola de calor eléctrica es completamente diferente de las dos pistolas electromagnéticas anteriores, y su estructura tiene muchas formas. La más sencilla es utilizar un cañón de pistola general, en el que se disponen electrodos conectados a un quemador de plasma, y el quemador se instala en la parte trasera de la pistola. Cuando se aplica un alto voltaje entre los polos de un quemador de plasma, se crea un arco eléctrico que vaporiza el material generador de plasma (como el polietileno) colocado entre los polos. El material vaporizado se convierte en un plasma sobrecalentado de alta presión que acelera el proyectil.
Reconnect gun
La reconnect gun es un lanzador electromagnético acelerado de múltiples etapas sin contacto. No tiene cañón, pero requiere que el proyectil tenga una cierta velocidad de salida antes de entrar en el arma pesada. Su estructura y principio de funcionamiento son dos bobinas rectangulares separadas hacia arriba y hacia abajo, con un hueco en el medio. La "cáscara" rectangular es acelerada a través del espacio mediante fuertes fuerzas magnéticas en el campo magnético generado por las dos bobinas rectangulares. La pistola de reconexión es el último desarrollo de pistola electromagnética.
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En 1845, Charles Wheatstone construyó el primer motor de corriente continua de reluctancia del mundo y lo utilizó para lanzar una varilla de metal a un arma electromagnética y dispararla a una nave espacial.
Disparo desde 20 metros de distancia. Posteriormente, el matemático alemán Kirby propuso la idea de utilizar propulsión electromagnética para crear una "pistola eléctrica". Birkeland, profesor de física en la Universidad de Oslo, fue el primero en proponer formalmente el concepto de lanzamiento electromagnético/pistola electromagnética y realizar experimentos. Recibió una patente para la "pistola eléctrica" en 1901. En 1920, la "Fortune" francesa Villepreux publicó el artículo "Electric Cannon". Casi al mismo tiempo, la Electric Gun Company de Filadelfia, EE. UU., desarrolló un acelerador electromagnético para artillería. Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania y Japón, estimulados por las necesidades militares, desarrollaron armas electromagnéticas. El alemán Hensley utilizó un arma electromagnética para acelerar un proyectil de 10 g a una velocidad inicial de 1,2 km/s. Sin embargo, hubo menos noticias sobre armas electromagnéticas después de la Segunda Guerra Mundial y la gente pareció prestar más atención a la levitación magnética y las altas temperaturas. tecnología superconductora.
Probablemente la razón sea que no puede resolver los problemas de estabilidad y miniaturización del suministro de energía instantáneo. En la década de 1970, el Dr. Richard Marshall de la Universidad Nacional de Australia utilizó nueva tecnología para acelerar un proyectil de 3 gramos a 5,9 kilómetros por segundo. Este logro demostró experimentalmente que es factible impulsar objetos a velocidades ultraaltas mediante fuerza electromagnética. Después de que sus resultados fueran publicados en 1978, atrajeron especial atención por parte de los militares de varios países. El comité de defensa de Estados Unidos concluyó que "las futuras armas de alto rendimiento deben basarse en energía eléctrica". El Departamento de Defensa de EE. UU. estableció un "Comité Conjunto de Armas Electromagnéticas" para coordinar los esfuerzos dispersos de investigación de armas eléctricas del Ejército, el Departamento de Energía, la Agencia de Energía Atómica de Defensa y la Iniciativa de Defensa Estratégica. En 1992, Estados Unidos envió un modelo de arma electromagnética con un calibre de 90 mm y una energía cinética de boca de 9 MJ al campo de tiro de Yuma para realizar pruebas. El traslado del arma electromagnética del laboratorio al campo de tiro muestra que ha habido un gran avance en la tecnología de miniaturización de energía.
Propósito de editar este párrafo
Como arma de alta tecnología en desarrollo, el arma electromagnética tiene una amplia gama de aplicaciones militares. (1) Utilizado en sistemas antimisiles espaciales: debido a su velocidad inicial extremadamente alta, el cañón electromagnético se puede utilizar para destruir satélites y misiles de órbita baja en el espacio, y también puede interceptar misiles lanzados por barcos y vehículos blindados. Por lo tanto, los cañones de riel se han convertido en una importante tarea de investigación en el programa "Star Wars" de Estados Unidos. (2) Utilizado en sistemas de defensa aérea: el ejército de EE. UU. cree que las armas electromagnéticas se pueden utilizar para reemplazar las armas de defensa aérea y los misiles antiaéreos para realizar tareas de defensa aérea. Estados Unidos está desarrollando un cañón electromagnético de 7,5 metros de largo con una velocidad de disparo de 500 disparos por minuto y un alcance de decenas de kilómetros para reemplazar el "sistema de defensa aérea Vulcan-Phalanx" del barco. No sólo puede atacar varios aviones en el aire, sino también interceptar misiles aire-barco desde una larga distancia. El Reino Unido también está desarrollando activamente cañones electromagnéticos antiaéreos para vehículos blindados. (3) Para armas antiblindaje: las pruebas de tiro estadounidenses han demostrado que las armas electromagnéticas son un medio eficaz para combatir el blindaje de los tanques. Un proyectil con una masa de 50 gramos y una velocidad de 3 kilómetros por segundo puede penetrar un blindaje de 25,4 milímetros de espesor. También se informa que en la prueba se utilizó un cañón electromagnético. Puede penetrar completamente el espesor del blindaje simulado de los tanques T-72 y T-80. Se puede ver que el arma electromagnética tiene una gran capacidad de penetración y es un arma antiblindaje excelente. (4) Se utiliza para modificar la artillería convencional: con el desarrollo de la tecnología de lanzamiento electromagnético, la artillería ordinaria está equipada con un sistema de aceleración electromagnética en su boca y el alcance se puede aumentar considerablemente. Estados Unidos ha aumentado el alcance de la artillería a 150 kilómetros. Mediante el uso de esta tecnología.
Perspectivas de editar este párrafo
Debido a que el arma electromagnética tiene las características anteriores, las armadas de todo el mundo la consideran una nueva arma del futuro y tiene amplias perspectivas de aplicación. 1. Los cañones electromagnéticos se pueden utilizar en sistemas antimisiles espaciales. Debido a su velocidad de salida extremadamente alta, el cañón electromagnético puede usarse para destruir satélites y misiles de órbita baja, y también puede usarse para interceptar misiles lanzados por buques de guerra. Debido a la alta velocidad de salida y la alta velocidad de disparo de las armas electromagnéticas, algunos expertos militares estadounidenses creen que las armas electromagnéticas pueden usarse para reemplazar las armas de defensa aérea y los misiles antiaéreos para realizar tareas de defensa aérea. Por ejemplo, Estados Unidos está desarrollando un arma electromagnética con una velocidad de disparo de 500 disparos por minuto y un alcance de decenas de kilómetros, preparándose para reemplazar el "sistema de defensa aérea Phalanx" en los barcos. No sólo puede atacar varios aviones en el aire, sino también interceptar misiles aire-barco desde una larga distancia. Gran Bretaña, Reino Unido
Cañón de riel antiaéreo. 3. Utilizado como arma antitanque. Debido a su alta velocidad de salida, el cañón electromagnético tiene una capacidad de perforación de blindaje extremadamente fuerte y puede penetrar eficazmente el blindaje de un tanque y convertirse en un arma antitanque. Estados Unidos ha realizado pruebas de disparo con armas electromagnéticas: las armas electromagnéticas disparan proyectiles con una masa de 50 gy una velocidad de 3 km/s, que pueden penetrar armaduras de 25,4 mm de espesor. Los datos relacionados también informaron que las armas electromagnéticas pueden penetrar completamente un T- simulado. 72, espesor del blindaje del tanque T-80. Por lo tanto, el cañón electromagnético tiene una gran capacidad de penetración y es un excelente arma antitanque. Con el desarrollo de la tecnología de lanzamiento electromagnético, la instalación de un sistema de aceleración electromagnética en la boca de un arma común puede aumentar considerablemente el alcance del arma, haciendo posible que las armas electromagnéticas estén equipadas con tropas de artillería. El Cuerpo de Marines de Estados Unidos también está interesado en las armas electromagnéticas. El Cuerpo de Marines de los EE. UU. a menudo realiza misiones de combate en el extranjero y requiere armas de ataque rápido de largo alcance, como armas electromagnéticas, para brindar apoyo de fuego a los soldados que operan a lo largo de la costa. El ejército estadounidense también está desarrollando cañones electromagnéticos más pequeños para la guerra terrestre. 5. Se utiliza para equipar buques de guerra. Debido a las características del cañón electromagnético, se espera que reemplace a la artillería y se convierta en un nuevo tipo de cañón naval equipado con buques de guerra. La Marina de los Estados Unidos se está preparando para equipar a los barcos estadounidenses con cañones electromagnéticos. Algunos expertos del ejército estadounidense creen que las armas electromagnéticas pueden convertirse en una nueva arma para la Marina estadounidense en el futuro. Por lo tanto, el exjefe de Operaciones Navales de Estados Unidos, el almirante Roughead, lo llamó una revolución que traería "tácticas navales".
Edite este párrafo para disparos de prueba
Hora de Beijing 2065 438+00 65438+Noticias del 12 de febrero, el arma poderosa desarrollada por los Estados Unidos: el cañón de riel avanza hacia el éxito nuevamente. . En el tiro de prueba de anteayer, la Armada disparó un arma electromagnética a un objetivo a 200 kilómetros de distancia a una velocidad 5 veces mayor que la del sonido. El alcance es 10 veces mayor que el de las armas convencionales de la Armada. Es el mejor resultado de la prueba de disparo hasta el momento. El objetivo militar estadounidense será inspeccionado en el mar dentro de ocho años y estará oficialmente equipado en buques de guerra en 2025. La Marina de los Estados Unidos probó dos veces armas electromagnéticas en el Centro de Guerra de Superficie en Dahlgren, Virginia, anteayer. El cañón electromagnético consta principalmente de dos pistas. El cuerpo del arma está montado en un cañón rectangular del tamaño de un remolque, y en el medio de la pista se coloca un proyectil de aluminio de 20 libras. Después de encender el arma electromagnética, la corriente pasará a través de las dos pistas, generando así un fuerte empuje y expulsando la bala de aluminio a alta velocidad. La energía generada por los dos disparos de prueba provino del disparo de prueba del arma electromagnética estadounidense.
Alcanzó 33 MJ y 32 MJ, batiendo el récord de 10 MJ establecido en 2008. 1MJ de energía equivale a un automóvil de 1T que viaja a 160 km/h. La potencia del cañón electromagnético se puede imaginar. Además de su potencia, el alcance de los proyectiles disparados por el 33 MJ es 10 veces mayor que el de las armas convencionales, lo que también constituye una gran ventaja del cañón electromagnético. Pero el objetivo final del equipo de combate real del ejército estadounidense es el cañón electromagnético de 64 MJ, cuyo alcance máximo alcanzará los 321 km, lo que permitirá a los buques de guerra lanzar ataques más allá del alcance de los barcos enemigos. El programa "Star Wars" invirtió 1.600 millones en armas electromagnéticas. Este fue un proyecto clave del programa de armamento "Star Wars" de los Estados Unidos durante la era de la Guerra Fría y fue considerado un arma secreta contra las bombas nucleares. La Marina de los Estados Unidos reinició la investigación sobre armas electromagnéticas en 2005 y hasta ahora ha invertido 211 millones de dólares. Karl, director del Instituto de Investigación Naval, afirmó que las armas electromagnéticas tienen muchas ventajas. En primer lugar, tiene una velocidad de disparo rápida y no sufre problemas de eliminación de objetivos ni fallas como los misiles de crucero. Con el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), la precisión se puede mejorar aún más. Además, dado que el cañón electromagnético no requiere pólvora, no solo mejora la seguridad de la tripulación, sino que también aumenta 10 veces el número de proyectiles que lleva el buque de guerra. [1]?
Datos de referencia
1
La pistola electromagnética probada por Estados Unidos es cinco veces más rápida y tiene un alcance de 200 kilómetros.
/discovery/detail _ 2010 _ 12/12/3465560 _ 0. shhtml
Lectura ampliada:
1
Conocimiento de armas , Diario de la Juventud