电炮可分为电磁炮和电热炮两大类。电磁炮完全依靠电磁能发射炮弹,又分为 导轨炮和线圈炮两种。
电热炮可细分为纯电热炮(electrothermal gun)和电热化学炮(electrothermal chemical gu-n)。
向电热炮输入大电流,在炮弹内产生等离子体,加热分子量小的惰性工作流体使之急速膨胀,把炮弹发射出去,这就是纯电热炮,发射炮弹的能量全部来自电能。如果用碳氢化全物燃料加过氧化氢氧化剂代替惰性工作流体(也可用铝、钛与水组成的膏剂甚至固态化学物质作工质),在等离子体作用下,工作流体发生化学反应产生能量发射炮弹,这就是电热化学炮。这种炮的发射能量20%来自电能,80%来自化学反应。电热炮的优点是可用常规火炮改装,能将重量较大的炮弹发射到2200-2500米/秒的高速。电热炮的炮弹速度比电磁炮的炮弹速度慢,而且可以控制,所以可发射制导炮弹。
研制电炮首先要解决能量密度高的脉冲电源问题,其次要有能承受百万安培强电流的材料和结构,还要研究电流的输送和控制方法、高速飞行时炮弹的稳定性等技术问题,以及如何把各部分综合成武器的问题。
电炮将来可能用作坦克主炮、反坦克武器和舰艇的近程防御武器。美国还在进行用电炮发射卫星和用作舰载飞机起飞的弹射装置的研究。
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传统的化学炮比如土豆炮由于产生气体的分子量较大通常在30左右,电热炮可以使用低分子量的工质比如水或者氢化锂分子量很低因此产生气体的体积很大,而且电热的温度可以做到很高甚至几万K,传统的化学炮通常才3000K, 因此具有普通化学炮不具备的高效率。
在这次实验中的工质我是使用的水,水的汽化热大约等于2250J/g(根据不同压强会有变化),在设计中通常电容器的储能要远远大于汽化热,为的就是减小把水加热至沸点浪费能量,而且电容的储能也最好不要刚刚等于汽化能量,因为根据理想气体方程可以知道加热水蒸气产生的体积变化不大,而水汽化体积膨胀超过1000倍,这样就会造成膛压过高,最后的结果当然就是boom,你就可以去见马克思了。我的工质装了1ml这也是没办法,如果装工质的绝缘管做得太小对于安装以及加注工质会很麻烦,最后被迫装入1ml,然而我的电容储能不够会有大部分水喷出,因此效率并不令人满意。
在这里我要说一下能量密度这个概念:消耗单位质量工质的输入能量
特别是对于吸热的工质如果能量密度过低有可能无法发射,运气稍微好一点就是我的这个结果,效率不令人满意。因此通常能量密度越高效率越高(就和火箭燃料的比冲随压强增大而增大差不多),但是过大的能量密度对炮体的强度也是一个考验。
可以参考一下下表