简谈「某科学的超电磁炮」中的电磁炮

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喜爱B站的童鞋，对B站的镇站番某科学的超电磁炮肯定不陌生。而其中能用电磁力弹射手中钢镚的常盘台大小姐御坂美琴更是受大家喜爱。虽然现实中没人有如此的超能力，但用电磁里推进弹丸的兵器确实是有存在，在距离现今100多年前就有人提出了这样的概念，现在让我们简单看一下它的发展历程

19世纪英国科学家法拉第

电磁感应动图

电磁炮基础 原理- 电磁感应（英语：Electromagnetic induction），是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（感生电流）

Louis Octave Fauchon-Villeplee申请的专利图

亨德里克·洛伦兹

1892年，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹提出洛伦兹力的概念
到20世纪初开始有人提出利用洛仑兹力发射炮弹的设想（利用洛伦兹力推动弹丸发射）

运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的公式为F=QvB。荷兰物理学家洛伦兹首先提出了运动电荷产生磁场和磁场对运动电荷有作用力的观点，为纪念他，人们称这种力为洛伦兹力

克里斯蒂安·伯克兰

第一位提出线圈炮（电磁炮的一种）是挪威科学家克里斯蒂安·伯克兰，只可惜开发出的样枪枪口初速只有100m/s，远低于预想的600m/s
1918年 法国Louis Octave Fauchon-Villeplee研发出电磁炮的早期样式，1919年4月1日（怎么挑了这么个日子）在美申请了专利，在1922年7月22日发布了专利号为1421435的弹丸推进的电气设备，在他的装置中，两个平行的母线通过弹丸的翼连接，整个装置被磁场包围。电流通过母线和射弹，弹丸沿着母线推动飞行

12.8 cm FlaK 40

在1944年的二战期间，德国军械局的约阿希姆·哈斯勒提出了一个理论上可行的电磁炮方案。并把这样的电磁炮装配到12.8 cm FlaK 40高射炮的底座上，不过它从未被建成，战后的详细调查发现每门这样的电磁炮需要的能量都能照亮芝加哥一半的区域

在1944年，战局越来越不利于日本的时候，日本秘密开发了用电磁推进的「电气炮」，局限于当时的技术而未能成功

示意图

1946年，美国的威斯汀豪斯电气公司建成了一个全尺寸的电磁飞机弹射器，取名“电拖”。通过瞬间释放高速旋转的飞轮所蕴含的能量，可以获得电磁炮所需的脉冲电源，电磁炮的研究和发展由此出现转机

Mark Oliphant、Australian National University

发电机

在1950年新澳大利亚国立大学物理科学研究学院第一任主任马克•奥利芬特先生设计并建造了当时世界最大的单极发电机，本机后来被运用在电磁炮的实验中

洛斯阿拉莫斯国家实验室试验设备

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的Bostick于1958年较早了提出“轨道炮”即“Railgun”这个名词，并率先进行了等离子体电枢的轨道发射试验

没找到理查德 马歇尔博士的近照

理查德·马歇尔博士是开发电磁炮的先驱。1978年，在澳大利亚国立大学物理学家理查德 马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的电磁导轨炮将质量3.3克的塑料弹丸以5.9千米/秒的高速发射成功。

试验设备

1980年，美国西屋公司为“星球大战”计划建造了实验电磁炮，若将这座电磁炮放在太空，它能把质量为300克的炮弹加速到8―10千米/秒。面对这种近30倍音速的电磁炮弹打击，太空中所有的航天器，小到几十千克的卫星，大到几百吨的空间站，都将被撞击成为太空碎片。1980年，美国的研究人员在威斯汀・豪斯研究和发展中心用电磁炮成功地发射了一颗质量为317克的弹丸，其飞行速度达到了4200米/秒（ 链接）

Henry H Kolm左二

Henry H Kolm博士是麻省理工学院物理和电磁学领域的资深科学家和研究员。有许多发明，对科学研究有很多贡献，其中就有电磁飞机弹射器的开发和射弹发射器的研发。

样炮

1991年，美国防部成立了“电磁炮联合委员会”，协调军队、能源部、国防原子能局及战略防御倡议机构分散进行的电炮研究工作。1992年，美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮样炮推到尤马靶场进行试验。电磁炮从实验室到靶场说明，电源小型化技术已有所突破，电磁炮实用指日可待（ 链接）

实验中的电磁炮

进入新世纪，电磁炮更是得到了蓬勃发展，美海军在2005年重启电磁炮的研发。现在在试验场已经可以做到每分钟十发的射速，炮管也有1000发的寿命，出膛速度在5.8马赫，唯一的障碍在能源，维持每分钟10发的射速，需要20兆瓦的能源，目前只有核动力航母可以提供