線圈炮

線圈炮（coilgun）是電磁炮的一種。廣義上講，所有驅動部分由線圈構成的電磁發射器都可稱為線圈炮。所謂的線圈炮，一般是指使用脈衝或交變電流產生磁行波來驅動帶有線圈的彈丸或磁性材料彈丸的發射裝置，它利用驅動線圈和彈丸線圈間的磁耦合機制工作，本質上是一台直線電動機。二戰末期，德國軍方在希特勒的批准下不斷尋找和積極研製開發各種新式兵器，電磁炮也是其中一項。1944年，亞西姆·漢斯勒博士和邦澤爾總檢測師在馬格德堡的訓練場，對10mm口徑線圈炮進行試驗，但試驗未能成功。後來漢斯勒又進行了多次電磁炮的試驗，主要為軌道炮，在此不作更多說明。隨著德國的戰敗，漢斯勒博士的研究工作也中止了。

基本信息

• 中文名：線圈炮
• 英文名：coilgun

• 屬性：是電磁炮的一種
• 定義：驅動部分由線圈構成的電磁發射器

歷史

Kristian Birkeland

1831年，英國科學家法拉第發現了電磁感應現象以後，各國軍事專家深受啟發，隨即考慮利用電磁力發射物體的原理來製造武器。1845年，英國物理學家查爾斯·惠斯通（CharsWheastone）製造了世界上第一台直線磁阻式電動機，用它把一段金屬棒拋射到20m遠的地方。1895年，美國匹茲堡市市長梅厄（Mayor)獲得第一個直線感應電動機專利。但直線電機和電炮還相去甚遠。第一個明確地提出電磁炮概念並堅持不懈長期試驗的是一位挪威的科學家——奧斯陸(Aslo)大學物理學教授克里斯蒂安·伯克蘭（KristianBirkeland）。1897~1917年，伯克蘭教授不斷改進和試驗他發明的電炮，並於1901~1903年獲得了三項電炮技術專利。1901年，他製成了第一個電磁線圈炮，並利用該炮把0.5kg重的炮彈加速到50m/s；1903年製成的第二個線圈炮把10kg重的物體加速到了100m/s的速度。這在當時已經是非常了不起的成就。1912年，法國的埃米爾·巴徹特勒（EmileBachelet）建造了第一個交流激勵的磁推進裝置。1920年，法國的福瓊-維萊普勒（Fauchon-Villeple`e）發表了《電氣火炮》一文。幾乎同時，美國費城的電炮公司研製了用於火炮的電磁加速器。到二戰前，各種電炮的專利已達45項之多。
二戰末期，德國軍方在希特勒的批准下不斷尋找和積極研製開發各種新式兵器，電磁炮也是其中一項。1944年，亞西姆·漢斯勒博士和邦澤爾總檢測師在馬格德堡的訓練場，對10mm口徑線圈炮進行試驗，但試驗未能成功。後來漢斯勒又進行了多次電磁炮的試驗，主要為軌道炮，在此不作更多說明。隨著德國的戰敗，漢斯勒博士的研究工作也中止了。
1946年，美國威斯汀豪斯電器公司建成一個全尺寸飛機彈射裝置，名叫“電拖”，是一個初級運動的直線感應電動機。而後美國海軍和空軍也做了一些研究工作。但空軍科學研究所經過反覆論證，於1957年得出“電磁發射根本行不通”的結論，使電磁發射器的研究陷入困境。
然而在蘇聯於1958年和1965年進行了大量的電磁炮試驗。1966年，美國內華達大學的溫特伯格教授提出了用磁行波加速超導體的概念。1966年，蘇聯人鮑斯達列夫用1cm長的單級脈衝感應線圈發射器把2g的鋁環加速到5km/s。1972年，NASA提出電刷換向的螺鏇線圈炮，而麻省理工學院則研製出第一台類似於同步直流電動機的線圈炮。

原理

線圈炮

線圈炮的工作原理是：炮管由許多個同軸同口徑線圈構成，炮彈上嵌有線圈。當向炮管的第一個線圈輸送強電流時形成磁場，炮彈上的線圈感應產生電流，磁場與感應電流相互作用，推動炮彈前進；當炮彈到達第二個線圈時，向第二個線圈供電，又推動炮彈前進，然後經常第三個、第四個線圈……直至最後一個線圈，逐級把炮彈加速到很高的速度。 線圈炮又稱交流同軸線圈炮．它是電磁炮的最早形式，由加速線圈和彈丸線圈構成．根據通電線圈之間磁場的相互作用原理而工作的．加速線圈固定在炮管中，當它通入交變電流時，產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流．感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用，產生洛侖茲力，使彈丸加速運動並發射出去。

優點

線圈炮的優點是炮彈與炮管（線圈）間沒有摩擦，能發射較重的 炮彈，電能轉換成動能的效率較高，但供電比較複雜。1845年已有人用線圈炮將金屬棒拋射出約20米；1898年美國一位發明者斷言線圈炮可將炮彈射出230公里。但同樣由於技術上無法突破的瓶頸，使線圈炮的開發陷入停滯。而進入20世紀以後，結構簡單的軌道炮逐漸成為電磁炮研究的主流。

運用

線圈炮

日本作品中的電磁炮基本上是清一色的軌道式、只有《EVA》中曾出現過線圈加速機槍。但在一些歐美遊戲中則常常能看到它的身影：例如《星際爭霸(StarCraft)》中人族的機槍兵用的就是高斯來復槍（Gauss Rifle），《半條命(Half-Life)》中弗里曼博士也有一把高斯槍，《潛行者(S.T.A.L.K.E.R.)》當中後期同樣有高斯步槍出現。此外高橋良輔的《餓沙羅鬼》中曾出現一種原理不明的“電磁加農炮（ElectricMagnetic Cannon）”，從外觀來看有可能也是線圈炮。 線圈炮是一種早期的電動武器，目前已經逐漸淡出各國軍事計畫。多極線圈炮適合發射大質量的炮彈，但是在高速運動情況下，很難控制末端線圈的開閉，所以速度不高。
線圈炮是一種很適合DIY愛好者製作的發射機構，僅僅需要一些漆包線，儲能電解電容和簡單的電路就可以製作這個線圈發射機構。
高斯槍也稱Gauss Rifle（高斯步槍），很多人都誤把它歸類到電磁武器一類，其實它不是靠電力產生的磁能發射“彈丸”的。高斯槍其實是一種磁直線加速器，你只需要一些鋼珠球和三個永磁體，就可以擁有一個不錯的玩具。其速度是不能與電磁武器相比的。