线圈炮（电磁炮的一种）

线圈炮

电磁炮的一种

线圈炮（coilgun）是电磁炮的一种。广义上讲，所有驱动部分由线圈构成的电磁发射器都可称为线圈炮。所谓的线圈炮，一般是指使用脉冲或交变电流产生磁行波来驱动带有线圈的弹丸或磁性材料弹丸的发射装置，它利用驱动线圈和弹丸线圈间的磁耦合机制工作，本质上是一台直线电动机。

二战末期，德国军方在希特勒的批准下不断寻找和积极研制开发各种新式兵器，电磁炮也是其中一项。1944年，亚西姆·汉斯勒博士和邦泽尔总检测师在马格德堡的训练场，对10mm口径线圈炮进行试验，但试验未能成功。后来汉斯勒又进行了多次电磁炮的试验，主要为轨道炮，在此不作更多说明。随着德国的战败，汉斯勒博士的研究工作也中止了。

历史

1831年，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象以后，各国军事专家深受启发，随即考虑利用电磁力发射物体的原理来制造武器。1845年，英国物理学家查尔斯·惠斯通（Chars Wheastone）制造了世界上第一台直线磁阻式电动机，用它把一段金属棒抛射到20m远的地方。1895年，美国匹兹堡市市长梅厄（Mayor)获得第一个直线感应电动机专利。

但直线电机和电炮还相去甚远。第一个明确地提出电磁炮概念并坚持不懈长期试验的是一位挪威的科学家——奥斯陆(Aslo)大学物理学教授克里斯蒂安·伯克兰（Kristian Birkeland）。1897~1917年，伯克兰教授不断改进和试验他发明的电炮，并于1901~1903年获得了三项电炮技术专利。1901年，他制成了第一个电磁线圈炮，并利用该炮把0.5kg重的炮弹加速到50m/s；1903年制成的第二个线圈炮把10kg重的物体加速到了100m/s的速度。这在当时已经是非常了不起的成就。

1912年，法国的埃米尔·巴彻特勒（Emile Bachelet）建造了第一个交流激励的磁推进装置。1920年，法国的福琼-维莱普勒（Fauchon-Villeple`e）发表了《电气火炮》一文。几乎同时，美国费城的电炮公司研制了用于火炮的电磁加速器。到二战前，各种电炮的专利已达45项之多。

二战末期，德国军方在希特勒的批准下不断寻找和积极研制开发各种新式兵器，电磁炮也是其中一项。1944年，亚西姆·汉斯勒博士和邦泽尔总检测师在马格德堡的训练场，对10mm口径线圈炮进行试验，但试验未能成功。后来汉斯勒又进行了多次电磁炮的试验，主要为轨道炮，在此不作更多说明。随着德国的战败，汉斯勒博士的研究工作也中止了。

1946年，美国威斯汀豪斯电器公司建成一个全尺寸飞机弹射装置，名叫“电拖”，是一个初级运动的直线感应电动机。而后美国海军和空军也做了一些研究工作。但空军科学研究所经过反复论证，于1957年得出“电磁发射根本行不通”的结论，使电磁发射器的研究陷入困境。

然而在苏联于1958年和1965年进行了大量的电磁炮试验。1966年，美国内华达大学的温特伯格教授提出了用磁行波加速超导体的概念。1966年，苏联人鲍斯达列夫用1cm长的单级脉冲感应线圈发射器把2g的铝环加速到5km/s。1972年，NASA提出电刷换向的螺旋线圈炮，而麻省理工学院则研制出第一台类似于同步直流电动机的线圈炮。

原理

电磁轨道炮是使用电磁加速技术发射弹丸的一种电能武器。在发射过程中，强大的电磁力（也称洛仑兹力）使弹丸达到极高的初速度飞离炮管口，这种初速度比常规化学推进剂发射的弹丸的初速度要高得多，并且射程也要远。因而，该型武器引起了美国海军人员的关注。电磁炮在其未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。

优点

线圈炮的优点是炮弹与炮管（线圈）间没有摩擦，能发射较重的炮弹，电能转换成动能的效率较高，但供电比较复杂。1845年已有人用线圈炮将金属棒抛射出约20米；1898年美国一位发明者断言线圈炮可将炮弹射出230公里。但同样由于技术上无法突破的瓶颈，使线圈炮的开发陷入停滞。而进入20世纪以后，结构简单的轨道炮逐渐成为电磁炮研究的主流。

运用

日本作品中的电磁炮基本上是清一色的轨道式、只有《EVA》中曾出现过线圈加速机枪。但在一些欧美游戏中则常常能看到它的身影：例如《星际争霸(StarCraft)》中人族的机枪兵用的就是高斯来复枪（Gauss Rifle），《半条命(Half-Life)》中弗里曼博士也有一把高斯枪，《潜行者(S.T.A.L.K.E.R.)》当中后期同样有高斯步枪出现。此外高桥良辅的《饿沙罗鬼》中曾出现一种原理不明的“电磁加农炮（ElectricMagnetic Cannon）”，从外观来看有可能也是线圈炮。

线圈炮是一种早期的电动武器，目前已经逐渐淡出各国军事计划。多极线圈炮适合发射大质量的炮弹，但是在高速运动情况下，很难控制末端线圈的开闭，所以速度不高。

线圈炮是一种很适合DIY爱好者制作的发射机构，仅仅需要一些漆包线，储能电解电容和简单的电路就可以制作这个线圈发射机构。

高斯枪也称Gauss Rifle（高斯步枪），很多人都误把它归类到电磁武器一类，其实它不是靠电力产生的磁能发射“弹丸”的。高斯枪其实是一种磁直线加速器，你只需要一些钢珠球和三个永磁体，就可以拥有一个不错的玩具。其速度是不能与电磁武器相比的。

参考资料

1.电磁轨道炮的工作原理 同轴线圈炮的工作原理 重接炮的工作原理·电子发烧友网