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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:
回答于 2019-09-11 08:43:50
电磁炮当然有反作用力,但是要比普通火炮低得多。
电磁炮是一类利用电磁原理发射弹丸的武器,我们一般所说的电磁炮指的是“电磁轨道炮”,另外还有“高斯炮”“线圈炮”等等,它们的原理都一样,只是具体的实现方式不同而已。本文就以“电磁轨道炮”为例进行分析。
英国BAE公司研制的电磁炮
电磁轨道炮的工作原理
作为预备知识,我们先来看一下电磁炮的工作原理。
如上图所示,通过两条轨道和金属弹丸相连,形成一个通路(红色),在施加高强度电流的瞬间,通路将产生强大的磁场(蓝色),此时“电枢”(绿色方块)在磁场和电流的作用下,产生一个向外的巨大推力,从而高速脱离轨道。
电磁炮只靠电力驱动,没有火药,是不是就意味着后坐力小了呢?下面我就来简单分析一下。
火炮的后坐力(反作用力)
牛顿第三运动定律告诉我们:
相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
火炮发射的原理是:炮弹装药引爆后,体积迅速膨胀,从而将弹头推出炮口。这个过程中,后坐力的来源有2个:弹头和火药。
1、来自弹头的第一后坐力
当弹头离开炮口时,会对炮身产生一个反作用力。至于为什么是离开炮口才会有,是因为在弹头离开之前,弹头与炮身是一个整体,也就是说它们是一个物体。而直到弹头出膛,二者分开后才会成为2个物体,此时才适用牛顿第三运动定律。而这个后坐力的大小,就等于弹头在炮口时的动能。
换句话说,弹头离开炮口之前,火炮还没有产生后坐力
。因此我们看到火炮在发射后,炮管会晃动,炮身也会产生位移,这都不影响射击精度,因为这些晃动是在弹头离开后才产生的。
2、来自火药的第二后坐力
第二个后坐力,发生在炮弹装药炮炸后,从炮口喷出的瞬间。
这个过程可以理解成火箭发射。火药燃烧爆炸产生的混合气体在极短的时间内喷出,气体的反作用力作用在炮身上,就形成了后坐力。实际上火药产生的反作用力才是火炮后坐力的主要来源,也就是说第二后坐力要远大于第一后坐力。
电磁炮的后坐力
理解了火炮的后坐力之后,再来看电磁炮就容易理解了。
对于电磁炮的第一后坐力来说,根据牛顿第三定律,与火炮没有任何区别。也就是说,在发射同样质量弹头的情况下,二者的第一后坐力是一致的
。不过虽然电磁炮的弹丸质量要小得多,一般在1~10千克,只有火炮几十到几百千克炮弹的几十分之一,但电磁炮的炮口速度要高于火炮几倍(2000m/s以上),而弹头的动能与速度的平方成正比,因此我们看到电磁炮在发射的时候,炮身一样也会有明显的晃动。
对于第二后坐力,很明显电磁炮没有火药,所以第二后坐力就几乎没有了。这里用了“几乎”,意思是还多少有一点。比如虽然电磁炮不使用火药,但在发射的瞬间,依然有烟雾、甚至是巨大的火焰生成。这是因为包含弹丸的“电枢”在高速运动中与轨道摩擦产生了大量微小的颗粒,加上前端压缩空气产生的高温,引起的剧烈燃烧
所致。这种现象也会带来一些与火炮第二后坐力类似的反作用力。这个问题无法完全避免,但是可以通过降低摩擦和使用惰性气体等方式,来降低后坐力。
某电磁炮发射瞬间
虽然我不知道电磁炮的第二后坐力究竟有多大,但我认为至少不会高于第一后坐力,而且很可能是远小于。因此总的来说,电磁炮的后坐力会比火炮小得多。
最终结论
经过以上分析,不难得到以下2个结论:
电磁炮与火炮一样,都有后坐力
电磁炮的后坐力,要比火炮小得多
另外,截至目前,美国海军的电磁炮测试仅限于陆上,而且目前已处在停滞的边缘。但我国的电磁炮早在2017年底就实现了上舰测试,而这被外媒称之为“一次伟大的壮举”!
回答于 2019-09-11 08:43:50
没听说弹弓、弓弩这些蓄能系统发射有啥后坐力啊?
回答于 2019-09-11 08:43:50
任何手枪、步枪、火炮、火箭炮都有后坐力,电磁炮也不例外。
力的作用是相互的,这一点毋庸置疑。就拿手枪来说,手枪子弹的底部装有火药,扣动扳机后手枪的撞针重击子弹的底部,让火药爆燃将子弹推出枪膛,此时子弹获得一个极快的初速度和向前的动能,但同时也会将手枪向相反的方向推动,这就是后坐力。在理想的环境下,子弹向前的能量大小与将手枪向后推的能量大小是一样的,如果没有射击经验的人第一次实弹射击,往往会出现下图这样的景象。
理论上来说,子弹的速度越大、子弹的口径越大射击时产生的后坐力也会越大,比如狙击步枪,狙击步枪的后坐力远大于手枪,一般狙击步枪射击时都趴在地上,这不仅仅是狙击步枪重量很高站姿射击很困难的原因,这样趴在地上射击也可以通过支架或支撑物抵消一部分后坐力。
可以把火炮看做的大口径的步枪,以炮弹的质量和初速度,其射击时的后坐力有多大可想而知,为了抵消火炮射击产生的强大后坐力,火炮上一般都会安装炮口制退器、炮身驻退机等反后坐力装置,但这些装置无法抵消全部的后坐力,因此火炮的底部还有与地面接触的驻锄,剩余的后坐力通过驻锄传递给地面,如果没有这些反后坐力装置,大口径火炮发射一枚炮弹会后退好几米,甚至还会出现“翻炮”的情况。
而电磁炮在射击时,仅仅从外观来看就明显感觉出后坐力小,电磁炮射击时炮身基本没有大的晃动或后退现象,不像普通火炮即便有各种反后坐力装置,射击时炮身都像要蹦起来一样,这又是为何呢?原因就是电磁炮的发射方式与火炮是不一样的,火炮的发射方式就是利用火药爆燃产生的瞬间冲击力将炮弹打出去,这种方式有点“简单粗暴”。
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