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力的作用是相互的,电磁炮开炮的瞬间有反作用力吗?和普通火药大炮作用力相同吗?
后坐力,火炮,反作用力力的作用是相互的,电磁炮开炮的瞬间有反作用力吗?和普通火药大炮作用力相同吗?
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
谁说的电磁炮没有后坐力?只不过在同等条件下,电磁炮的后坐力小于火炮。注意是同等条件下!因为电磁炮弹丸是匀加速运动。而火炮是爆炸气体推动,猛然加速,之后加速度逐渐降低。同样的加速结果下,火炮峰值加速度大于电磁炮。
回答于 2019-09-11 08:43:50
很多回答在计算动量冲量,其实都不太对。
弹丸质量不同,差二十倍。榴弹重。
速度不同,差十倍,电磁炮快。
动量榴弹是电磁炮的两倍。
反作用回来,榴弹炮后坐的动量至少是电磁炮的两倍。
另外,榴弹炮还有一个不可忽视的因素,几十公斤的发射药,燃烧产生的几十公斤气体大部分向前从炮口冲出,也有后坐动量的。
所以,榴弹炮的后坐动量比电磁炮大很多,但仍然达不到视觉效果上的区别。
视觉效果上看榴弹炮的动静很大,主要是发射药爆燃产生的冲击波很大。
也就是说榴弹炮的发射能量一部分推动弹丸,还有一大部分在榴弹炮周围产生爆炸冲击波。而电磁炮的能量基本都用在弹丸上了。
最后还有一点,电磁炮为了打击精度,底座质量非常大,非常稳固,硬抗后坐力。视觉上就是岿然不动。而榴弹炮设计的时候就是允许后坐,然后复位。
所以仅仅从动量分析并不全面。
回答于 2019-09-11 08:43:50
如何来理解“力的作用是相互的”这句话呢?当我们伸手去推墙时,在向前施力的瞬间身体会向后倾倒,这就是里的相互作用。我们推墙的动作相当于对墙施力,由于墙体过于坚固,无法消释这股力,所以会将力反弹到施力的手上,这就是身体会向后倾倒的原因,即施力推墙的手产生的力是作用力,墙体反弹回手上的力是反作用力,这就是“力的作用是相互的”的体现形式。
普通火药大炮指的是传统火炮,当然也存在上述描述的“力”的相互作用关系,当火炮开火时火药爆燃产生的高温、高压燃气驱动弹丸在炮管内加速运动,这时候驱动弹丸动作的力就是作用力;然而火药燃气产生的力并不会只向特定的方向去作业,它除了作用在弹丸身上以外,还作用在炮膛四壁和炮闩上。
作用在炮膛四壁的力会因火炮身管强度的制约而消释(俗称“自紧力”),作用在炮闩上的力将会驱动火炮身管向后移动,并以火炮身管移动的形式把这股力消释掉,而这股力就是火药燃气的反作用力,火炮火炮身管的后缩则是火炮的后坐力。
所以传统火炮产生的力总的来说有三股,即弹丸身上的作用力、炮管身上的自紧力、炮闩上的反作用力(俗称后坐力)。那么问题就来了——究竟是什么样的作用力在炮膛内产生了这三股力呢?答案是膛压!
传统身管火炮的燃料是发射药,当发射药在炮膛里被点燃发生爆燃时,所释放的能量分别受到三方面的制约从而产生膛压,即炮身、炮闩、弹丸,由于炮身和炮闩是相对坚固的,膛压作用到它们身上时会被弹回,而弹丸是活动的,所以膛压就朝着弹丸这个方向作用,从而推动弹丸运动。
可见传统火炮在开火时所产生的各种作用力均是膛压带来的,换言之,如果没有膛压,那么各种作用力就不存在,而力相互之间的关系也就无从谈起,其中就包括作用力和反作用力之间的关系。
举个例子:火箭炮几乎没有后座力,所以大口径的火箭炮可以由单兵进行操作,比如国产PF98型单兵120mm火箭炮。火箭炮在开火时火炮本身是不产生膛压的,火箭弹的飞行完全依靠自身向后喷射火焰来产生推力而实现的,也就是说作用力与反作用力均发生在弹丸上,火炮仅提供发射功能服务,不参与也不产生、发生任何一种力的关系。
而电磁炮似乎也存在着与火箭炮相同的原理,比如说电磁炮是不产生膛压的,那么是不是可以说电磁炮开炮的瞬间没有产生后坐力的反作用力呢?我们从以下几点来分析。
▼下图为正在准备进行实弹射击实验的美国海军电磁轨道炮,图中的少校军官正在将托有铝制弹丸的电枢塞进轨道内。电磁轨道炮在开炮时没有膛压,所以不需要像传统火炮那样的炮管,而我们看到的形似“炮管”的东西实则是它的轨道。
普通火药大炮的膛压越高,其威力越大,同时反作用力也就越大
普通火药大炮(以下简称“火炮”)的威力主要体现在两方面,即射程和杀伤力,我们以125mm坦克炮为例:在2000米的距离上发钨合金弹芯射尾翼稳定脱壳穿甲弹时,炮口初速达到1680米/秒,能击穿800毫米厚的均质钢装甲,它的膛压达到525兆帕。
也可以用155毫米榴弹炮例举(52倍口径):在发射枣核型榴弹时,炮口初速为960米/秒,最大射程达到50公里,炮弹触地爆炸时有效杀伤半径为30米,绝对杀伤半径为15米,它的最大膛压为400兆帕。
上述两个例举中两种火炮分别能达到2000米的直瞄、50公里的间瞄射击距离以及击穿800毫米装甲、30米的杀伤半径的性能的原因就是两种火炮均有较高的膛压。
所谓“膛压”指的是火药气体燃烧时在枪/炮的身管内产生的膛内压力,这个压力作用在弹丸身上时就会赋予其高速运动起来的动力,这股做功的力我们称其为“作用力”。
膛内压力在推动弹丸做功的同时,也作用于弹丸相反的方向——炮闩,因此火炮在开炮时炮膛内就产生了一个“相互作用的力”,即推动弹丸运动做功作用力F1和朝相反方向作用的反作用力F2。
这就意味着推动弹丸做功运动的F1有多大,超炮闩作用的F2就有多大,所以火炮威力越大,火炮的后坐力就有多大。
如何来降低火炮反作用力对火炮性能的影响呢?毕竟反作用力所导致的后坐力是能影响到火炮射击精度的。
在第一次世界大战期间,人们解决火炮后坐力的方法十分粗暴简单:在火炮后面构筑一个45度斜坡,火炮开火时产生的后坐力将会驱动轮式炮架向斜坡冲击,待动能耗尽后又滑到炮位上。
而现代火炮就稍微科学一点了,除了使用驻锄来将后坐力引导到地面以外,还在炮口设置了制退器,同时在炮闩部位设置身管制退器。
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