美国福特航母 电磁轨道弹射器 基础知识

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美国福特航母 电磁轨道弹射器 基本上是一块大型电路,它由三部分组成:电源、一对平行轨道和一只移动电枢。让我们来仔细研究其中的每一部分。

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电源其实就是电流来源。一般来说,中到大口径的轨道炮所用的电流将达到几百万安培。

轨道是长长的导电金属,如铜。它们的长度在4至1.2至9米之间。

电枢跨越轨道之间的空隙,将轨道桥接起来。电枢可以是一片实心的导电金属,也可以是一块导电的壳体,这一壳体可以作为容纳标枪或其他弹体的载体。

以下是各部分协同工作的方式:

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电流从电源的正极端子流出,沿正极轨道上行,跨越电枢,再沿负极轨道向下回到电源。

电流通过任何导线时都会在周围产生磁场。磁场是指一个有磁力作用的区域。磁力具有大小和方向。在轨道炮中,两条轨道就像两根导线,每条轨道的周围都有一个磁场。在磁场中,环绕着正极轨道和负极轨道的磁力线分别呈逆时针和顺时针方向。两条轨道之间的总磁场方向垂直于轨道平面。

和电场中的通电导线类似,弹体也会受到一种力,称为洛伦兹力(以荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹的名字命名)。洛伦兹力的方向分别与磁场方向和通过电枢的电流方向垂直。您可以通过下图了解其工作原理。-

请注意,洛伦兹力与轨道平行并指向远离电源的方向。力的大小是由F = (i)(L)(B)这一公式决定的,其中F指合力大小,i 指电流强度,L指电枢长度,而B则指磁场强度。可以通过增加电枢长度或电流强度的方法来提高洛伦兹力。

因为过长的电枢会为设计带来难度,所以大多数轨道炮会使用几百万安培级的强电流来产生巨大的力。在洛伦兹力的作用下,飞机体将沿远离电源的方向加速,到达轨道的尽头,并通过炮口离开。电路将被断开,电流停止流动。

能量转移电磁轨道弹射器需要巨大的电流来将物体以5马赫或更高的速度发射出去。这对传统的战列舰而言是个难题,因为舰内的推进系统无法分出这部分能量。美国福特航母,它采用全核电驱动,可提供电磁轨道弹射器所需的电流。为了弹射飞机,能量将由船的核动力引擎转移到电磁轨道弹射器。在必要时,电磁轨道弹射器每分钟可最多发射六次。此后,能量将重新转移到引擎中。


本文内容于 2013/12/7 11:41:56 被zhuminjie001编辑

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