引言：

潜水这么长时间，我在电炮方面也积累了一些经验。在我的印象里，电炮分析主要有这么几个角度

1，磁体的同极相斥异性相吸（这个有时连定性分析都不适合用）

2，同向电流相吸，异向电流相斥

3，老老实实地找电流和磁感线用安培力分析

对于感应炮来说，大部分科普都会用2给你定性分析。

（还有的会用以下思路：

使磁场形变需要对它做功，使它储存起类似弹性势能的一种能量，这个能量对外做功可以使磁体移动。

（此言论我最早发表于b站，不知道有没有更严谨的表达）

所以同轴感应的发射可以看做一个被扭曲的磁场“挤”出弹丸的过程；而磁阻式发射可以看做是类似弹弓的一种发射过程

这样的分析对于达成“微调设计来提升效率”的目标来说，显然是没有意义的。

同轴感应究竟该如何分析呢？

我们今天从安培力这个角度的两个方面（线圈和电枢）分析同轴感应的优化方案。

-------------------------------------------------------------------------------我是分割线

壹．以驱动线圈为磁场源

如图我们把线圈剖开看到其矩形截面

假设导体电枢不排斥磁感线，那么其静态的磁感线分布大概是这样的（我没有maxwell只好人脑maxwell了）

可以看到线圈内侧磁感线与弹丸电流发生了作用

使弹丸受向前的力的是各磁感线在弹丸截面上的投影。当磁感线密度差不多时，磁感线越“歪”，其落在有电流区域（1），水平方向上的分量越大。

注释（1）按照我原定60us波，铜的趋肤深度约为0.5-0.6mm，相比8mm口径来说还是挺惊人的

如图。也就是说弹丸只有这么一个小小的管状结构受电，这样有什么弊端咱们下一个板块讲

这趋肤效应是一个比较让人头秃的东西。导致有时计算的弹丸时间常数都是很不准确的。

如何使磁感线更“歪”呢？有两种解决办法

1让线圈更扁，就像平面感应线圈炮。这可以做到，只不过1.耦合度会更低。2.更致命的问题是耦合度随位移的变化dM/dx变大，导致线圈电流可能还有一千安，而弹丸已飞走了，在效率上得不偿失

2用其他结构拉扯磁感线。一开始我想到了铜片放在线圈前，但那样铜片会分走相当一部分功率，同样得不偿失。

从此引出我今天重点表达的内容：异形线圈创造畸变磁场。

把截面为矩形的线圈切开，然后中心对称，如图：

可以理解为两个线圈磁场的合成磁场

截面为直角梯形的线圈磁场大概是这样的：

之所以选择梯形是因为梯形线圈相对比较好绕些

二者形成鲜明对比

这样磁感线在有效区域内横向分量就增大了很多。

当然，这些磁场的形状大多来源于经验和臆想，真正的形状还要用maxwell仿出来。

有人可能会说这是多此一举，别急，往下看。

一般的感应炮弹丸放在线圈前段，且一般会出头。这样子弹头部也会产生感应电流（聚集于表层），看似有效的磁感线都穿过了弹丸电流，实则不然。只要我们换个角度，事情就不对劲了起来

贰．以电枢为磁场源

在这个模型中，安培力是由于弹丸（因感应电流产生的）磁场穿过线圈电流产生的。

那么把铝棒放在线圈里且两端出头的同学，按照此模型分析是这样的：

两个方向上的磁场强度大小相等，抵消。

刚才讲到的感应式常见电枢结构，在这个模型中是这样的：

可见由于铝块本身电子的自由性，电枢磁场中心并没有在电枢中间，也就是：无论电枢有多长，电枢底端不动时，磁场中心位置和扩散方向始终不变。这样就导致仍有部分磁感线产生的两个力（包括最强的部分）相抵消。先不谈效率，这本身就对线圈的机械强度不太友好。

面对这样的情况，我们仍用畸变磁场的方法。畸变磁场的精髓在于它可以改变磁场中心位置以及磁场延长方向

把电枢做成直角梯形，完美解决。同时你还能观察到耦合度似乎变大了？

两种思路对比：

（左线圈右电枢）

可是我很快意识到一个问题，仍是由于趋肤效应，电流只聚集在电枢表面。所以我好像改了个寂寞

一种解决方法是：把电枢由铝柱改成线圈，虽然填充率小了，但无伤大雅。只是这样的电枢动平衡肯定很差；且由于回路阻抗变大，发射效果受周围导体的影响也变大了。

我也想过工艺成本更低的电枢，比如多层铝管结构，和铝箔卷绕加绝缘结构等（就是把铝箔缠几十圈做一次绝缘，再几十圈，一次绝缘……这种结构紧密型和耐温性能有待研究）

我的推导不严肃所以不选“论述”了

不知大家有什么好点子

还有其他问题或点子我可能会连载

有仿真条件的大佬请评论区联系我，好能够看看我脑补的磁感线分布和实际有何区别。如果差别较大，请第一时间在评论区回复以免形成误导