02.28 力的作用是相互的,電磁炮開炮的瞬間有反作用力嗎?和普通火藥大炮作用力相同嗎?

趣味大合集


解答較為硬核,慎入。

任何慣性武器都會產生反作用力,不用看電磁炮還是火炮。電磁炮由於初速更快,目前實際測試時已經做到了可達2500m/s以上。在2010年的一次美國海軍試射中,發射的彈丸出動能達到了驚人的33MJ。要知道現在最牛的125mm坦克炮發射動能彈的出動能也就是14MJ左右,能量完全不在一個水平。

美國EMRG 海軍電磁炮測試

52倍徑155mm M777超輕榴彈炮發射

至於說反作用力哪個更大,這個恐怕論證起來稍微有點難度,涉及一個複雜的計算過程。但是我們要知道一點,那就是目前電磁炮發射的彈丸重量普遍偏小。現在的155mm火炮發射的榴彈重量可達40多kg,而電磁炮發射的彈丸,根據美國EMRG(海軍電磁炮項目)2010年公開的發射實驗看,最大的也不過只有3kg,就是一個實心疙瘩。

電磁炮的彈丸,比一枚APFSDS動能彈還要小

以當時測到的初速2500m/s計算,那麼這樣一枚彈丸產生的總衝量為:

Pe1=mv=3kg*2500m/s=7500kg·m/s

2017年,EMRG再次進行了一次發射實驗,使用一枚15kg的彈丸加速到1500m/s,那麼這枚彈丸的總衝量 為:

Pe2=mv=15kg*1500m/s=22500kg·m/s

我們再來看看榴彈炮的情況。一門52倍徑的155mm榴彈炮,以M777超輕榴彈炮為例,使用的是北約通用的M107炮彈,重43.2 kg,發射時可加速到828m/s。那麼M777發射炮彈時產生的總衝量為:

Ph=mv=43.2kg*828m/s=35769.6kg·m/s


M107榴彈

可以看到Ph>>Pe1和Pe2,也就是說現在的榴彈炮還是比電磁炮產生的衝量要大得多了。但是衝量其實是力*時間的結果,並不能直接代表作用力,而且電磁炮和化學火炮的加速度曲線其實有很大差別:

不過根據炮管長度,我們可以計算出二者彈丸的平均加速度。以2017年美國海軍EMRG電磁炮發射的15kg,速度1500m/s的彈丸為例,其炮管長10m,列方程:

at=1500m/s——1

1/2at^2=10m——2

根據以上方程可以算出平均加速度a為112502m/s^2,相當於11250個重力加速度,可以計算得到平均後座力F=15kg*112502m/s^2=1687530N


而M777榴彈炮炮管8m,初速828m/s,列方程:

at=828m/s ——1

1/2at^2=8m——2

根據以上方程計算出平均加速度a為42901m/s^2,相當於4290個重力加速度,可以計算得到平均後座力F=43.2kg*42901m/^2=1853323.2N

得到結論:平均後座力必然是榴彈炮大於電磁炮。不過峰值後座力沒有查到這方面的數據,美國人也不會隨便公佈。不過有一點可以肯定的是電磁炮的峰值加速度是遠超榴彈炮的,因為電磁炮已經遇到了電子元件都無法承受發射過載的問題,而榴彈炮不存在這個問題。不過力是質量和加速度的乘積,最終結果是誰的峰值後座力更大,筆者沒有找到更詳細的數據。但是根據上述計算推斷一下可能性的話,電磁炮的峰值加速度應該是遠遠超過榴彈炮,因此峰值後座力應該是電磁炮更大。


榴彈炮可以發射激光制導、衛星制導炮彈,而電磁炮現在還看不到這樣的可能


紙上的宣仔


“力的作用是相互的”,已經擺在這裡,難道對這句話有懷疑嗎?相信這句話是真理,那麼,答案就板上釘釘:電磁炮發射時肯定有反作用力。

電磁炮的原理是磁場對電流的作用,在初中物理中有一個實驗:把一根直導線ab放在磁體的磁場中,導體兩端通過光滑金屬導軌與電源、開關相連。接通電源,直導線ab就會沿金屬導軌滑動。


試想,在導線ab上加載飛機,就可實現電磁彈射。如果在導線ab上搭在炮彈,就成為電磁炮。磁體的磁場對炮彈施加向前的推力,因為力的作用是相互的,同時,炮彈就對產生磁場的磁體(包括整個炮身)產生向後的推力。

普通火炮發射時,是發射藥在炮鏜裡爆炸,產生高溫高壓的燃氣,體積急劇膨脹,對周圍物體產生巨大的壓力,垂直炮膛方向燃氣受到炮膛的阻擋,炮口方向將炮彈推出,在炮膛後方燃氣也受到阻擋,就對炮身施加一個向後的推力,就是所謂的後坐力。



甜甜向上314159


定性的說沒有區別,物理定律告訴我們對一物體施加力必然受到其反作用力。

定量的說,力的大小不同。傳統火炮除了要把彈丸射出去,那化為氣體的十幾公斤火藥也從炮口射了出去,而電磁炮只需要發射彈丸,這就決定了如果發射相同的彈丸相同的初速,電磁炮的後坐力要大大小於傳統火炮。


緣聚緣散皆忘憂


當然是相互作用的所以電磁炮也有反作用力,至於你說的反作用力的大小我認為電磁炮反作用力應該更大。

電磁炮現在屬於一種預研武器帶有科研性質,進度比較快的就數中國已經上艦測試了,關於電磁炮的後坐力以及其它詳細數據有的沒辦法獲知,但是從目前發射的彈丸來看一般重量很小跟普通榴彈炮不是一個級別。

但是從物理的角度來說物體本身是沒有前進的動力的,目前世界上所以物體的運動方式都是靠力的相互作用,也就是力與摩擦力對等或者小於摩擦力的時候物體是靜止的,當施加的力大於摩擦力的時候物體才能運動起來。

那麼普通火炮它的作用力的方式是炸藥爆炸產生的空氣膨脹推動的,而火炮身管是一個半封閉的,膨脹的空氣順著身管把彈頭推出炮口。電磁炮是利用電磁力之間的相互作用並非空氣,電磁炮的磁力在設計範圍內是可以調整的,所以電磁炮它的能量利用率是很高的。

根據物理方面定律,物體要運動起來它的施加的力必須大於摩擦力,火炮彈藥的摩擦力體現於彈藥與身管的摩擦還有跟空氣的摩擦,彈頭飛的更快的或者彈頭質量更重的它的受力就越大,所以反之反作用力越大。但是要記得普通火炮是空氣膨脹的力所以受力在整個身管以內都是受力的,而電磁炮是電磁力之間的相互作用所以反作用力也是電磁力,所以當線圈啟動的時候它就會受力,理論上來說當炮彈質量一樣的時候由於電磁炮炮彈飛的更快,所以電磁炮受到的反作用力更大。



李曉偉


電磁軌道炮的原理就是利用兩根平行金屬軌道產生電磁力推動無裝藥的炮彈,而且還是利用炮彈讓兩根金屬軌道通電來完成的,炮彈離開炮管通電自動終止!整個過程電磁炮會達到一個驚人的速度,炮管的出口速度能達到2500米/秒,射程高達200公里。這還不是電磁炮的最遠距離,如果不考慮其他因素,電磁炮的速度能更快,射程能達到400~500公里也沒有問題,但是唯一的問題就是速度超過7馬赫,人的電子元器件就無法承受荷載而全部失效,當然電磁炮所遇到的問題不僅僅只是這一個方面!

下面回答題主的問題,首先是電磁炮的的反作用力問題,首先“力的作用是相互的”,看慣了大口徑火炮開炮的陣仗,一發炮彈後的場面是這樣的:

火炮的初速是遠不能與電磁炮相比的,那麼速度如此之大的電磁炮的後座力確是:

從圖中我們看出電磁炮開炮瞬間架子只是搖晃了一下子,居然根本沒有感受到太多的後座力,這是為什麼呢?

舉一個形象的反面例子,這就跟我們開車是一個道理,如果我們踩著剎車慢慢停下來,和撞上一輛貨車讓你瞬間停下來,速度都是減為0,腦補一下效果就能明白了。火炮是通過炸藥的爆炸產生高膛壓瞬間將火炮推出去了,整個過程在炮管內瞬間給炮彈和炮管四周都是一個非常高的衝擊力,即使我們的炮管有制退器,後座力也是非常驚人的!

而電磁炮則是通過一個恆定的加速度加速上去,給予後座的反作用力是恆定的,受力是均勻的,因此後座力不會有太大的“過激性反應”!

目前電磁炮的研發上最成功的兩個國家分別是中國和美國,美國在電磁炮的實驗上一直都非常高調,主要還是宣傳效果然後要錢的需要,不高調一點怎麼樣能騙海軍上當投錢呢?要知道當年DDG1000還在研發階段就看上了根本不成熟的電磁炮,準備一次性裝2門,結果投入了大筆費用現在這門電磁炮都還在驗證階段,這可把DDG1000害得夠嗆,而且還在不斷的要錢,最終也因為進度不達標問題,還有發射一枚炮彈的成本比戰斧導彈還貴的問題,DDG1000不得不放棄電磁炮而改用AGS艦炮,然後再次上當受騙!

雖然美國電磁炮最終沒能上艦,但是還是有很多成果的,比如分別在2008、2010、2012進行過多次試驗,炮彈的速度也從最初的3馬赫逐步增加到7馬赫,而且還成功的命中200公里的目標,還有下圖這種1發炮彈穿10塊輕鬆穿10塊如此大間距鋼板的視頻,這威力可是其他炮彈很難達到的!

中國電磁炮雖然比較保密,也沒有透露出太多的電磁炮試驗數據,但是這艘072改裝的電磁炮就暴露了自己的實力

這裡不得不提“無雙國士”馬偉明,在他的帶領下我國可是在電磁研究方面取得了多方面的巨大優勢,而且據報道我國在直流電機方面取得突破,這樣中間省去了一個交流電轉直流電的巨大設備,而且美國公佈的衛星圖顯示,我國電磁炮不僅僅上艦,而且在地面試驗場也進行了充分的試驗,技術已經比較成熟,至少上艦的電磁炮看著更像一門炮了,而且處於了試驗階段,不像美國的電磁炮還在驗證階段!

當然我們的電磁炮目前也還有太多的問題需要解決了,比如為何試驗平臺選擇一艘072坦克登陸艦,這裡面可就很說明問題,別看電磁炮上面像是一個大號的炮塔,下面隱藏的設備還有好幾大臺,比如各國都沒有公佈過也是絕對保密的電力解決方案的設備一定不會小,選擇072坦克登陸艦就是看中這艘艦艇從最後部塢艙門到最前部艙門的貫通塢艙,這個空間是很大的,足夠電磁炮的設備全部放裡面了!因此為電磁炮設備減重小型化是目前電磁炮遇到的重中之重的問題!

還有電磁炮發射的速度問題,王雲飛軍事專家層在節目中透露,目前美國的電磁炮的發射速度是每分鐘4發,與國會要求的10發/分還有較大的差距,而我國的電磁炮目前的速度還達不到美國的速度,只有每分鐘1~2發!

另外還有就是耗電量巨大的問題,軍艦的電力供應本來就非常緊張,美國海軍研發了通過超級電容存儲部分電能,在發射時集中釋放出來,但是也僅僅只夠發射幾枚炮彈就沒了,實戰中需要連續發射,這會讓電力供應出現大問題,這也限制了電磁炮的射速問題!

綜合來說,電磁炮確實解決了炮彈的問題,相比於傳統艦炮,電磁軌道炮的特點就是以驚人的出膛的速度驅動彈丸對目標進行動能殺傷,而且後座力還可控,並沒有發射炮彈那麼巨大的後座力,鋼鐵在這種高速撞擊下就象豆腐一樣脆弱,目前世界上任何裝甲恐怕面對電磁炮將沒有招架之力,但這種黑科技暫時還沒有國家能夠突破各種限制而研發出來,要解決的問題還是太多了!


狼煙火燎


資料上說:電磁炮沒有反衝力。這是不是違反了力學原理。力的作用是相互的。有向前的力就必然有向後的力才

電磁炮有後坐力。不過可以調節炮彈的加速時間,使後坐力比較緩和一些

電磁炮與一般火炮不同,它不用火藥,更重要的是,它能以極快的速度將彈丸射向目標,既不產生後坐力,命中率又高。實際上,電磁炮無論在作用原理或是結構上,都比一般火炮簡單,操作使用安全方便。


戴著眼鏡看世界


不管怎麼發生的相互作用,力學效果是必然遵守動量守恆律的。


TonyDeng


後座力是肯定有的,但是他和普通火炮不一樣。

電磁炮的原理是電磁感應定律,依靠的是洛侖茲力把位於電磁場中的導電物體推出。它的能量來源是將電磁能轉化為炮彈的動能,這和普通大炮將火藥的化學能轉化為炮彈動能是不同的。


分享到:


相關文章: