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摘 要： 回顾电磁发射技术的历史，针对不同种类的电磁发射分析其发展趋势，并着重介绍两种新型发射器——磁阻型螺线圈电磁发射器和同步线圈电磁发射器的基本模型与仿真研究。
关键词： 电磁发射技术；线圈式电磁发射技术；发展趋势
中图分类号：G852 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220029－01
0 引言
能源的每次更替变化，都意味着物理学领域发生了质的飞跃。早期由于科学技术的落后，只能使用机械能，到14世纪初，我们的祖先发明火药与冷兵器相比，它具有很高的能量密度和功率密度，特别是近几十年，由于制造工艺的不断改进，常规火药利用化学能就可将几十千克的物体加速到接近2km/s。当从化学能发展到电能时标志着能源利用已达到一个新的里程碑。
理论上，使用电能发射的物体将不受外界影响的限制，是一种理想的发射方式。借助电磁力做功，实际上是一种特殊的电气传动装置。原理上，使用电磁发射装置可以把弹丸加速到十几甚至几十千米/秒。按照结构的不同，电磁发射装置可以分为轨道式、同轴线圈式和磁力线重接式三种。
1 电磁发射技术历史
1.1 电磁发射技术发展的历史。电磁发射概念的提出可以上溯到一百多年前。1844年，Colonel Dixon首次提出“电磁炮”的概念。1845年哥伦比亚学院的charles教授制造了世界上第一台线圈式电磁炮（如图1），他采用电池供电。1916年6月22日法国科学家Faucho等人申请了第一个导轨炮专利，提出电磁发射器概念武器化的潜在可能性和利用电磁力发射有翼炮弹的设想。
1944年德国科学家Hansler等阐述了导轨炮走向实用化面临的两个难题：一是电枢；二是电源。由于当时的科学技术水平难以解决电磁发射器的电源、材料、电枢等技术难题，美国空军科学研究所经过反复论证，在1957年得出电磁发射根本行不通的结论，这使电磁发射的研究陷入了一个停顿时期。从1999年4月在旧金山召开的第十届电磁发射研讨会来看，国外的电磁发射技术的研究发生了两个重要的变化，一是直线电磁发射技术成为一个目的和应用背景十分明确的研究方向，影响面正在逐步扩大；二是研究经费的资助方正逐渐转变为军方，同时，研究内容从理论探讨、原理性实验验证向实用化的演示验证方向发展，这就说明电磁发射技术已趋于成熟。
1.2 电磁发射技术的发展趋势。电磁发射的发展趋势是由它的种类以及应用前景决定的。电磁发射按照结构不同可以分为导轨式、同轴线圈式和磁力线重接式3种。
2 电磁发射技术的分类
2.1 导轨式发射。导轨式电磁发射是目前电磁发射这几种方式中研究最为成熟，相继研制出了一系列改进型如：分散馈电型、分段型、串联增强型、外场增强型、炮口分流型、分立电极型和超导悬浮电枢型。导轨式电磁发射不适合发射大质量发射体，但能够使小质量发射体达到超高速。
2.2 线圈式电磁发射。线圈式电磁发射是由普通的直线电机拓扑出来的，研究的历史最为久远。其基本结构如下：磁阻型螺旋线圈电磁发射器的基本结构如图2，主要由铁磁质弹丸和驱动线圈组成。电刷使驱动线圈的一段通电，导电的驱动线圈和弹丸总是处于产生最大力的最佳位置。线圈与铁磁质弹丸上磁化电流的引力加速弹丸前进。
2.3 新型磁阻型线圈电磁发射器。新型磁阻式电磁发射器对发射体的受力影响因素如相对位置、线圈尺寸等进行仿真模拟，利用Maxwell2D进行参数化电磁场分析，驱动线圈材料选择为铜，总电流设为20kA（电流密度为7.67×108A/m2）。驱动线圈通电部分长度：16.3mm，线圈半径：9.7mm；铁磁质弹丸长度：16.3mm，弹丸半径：6.3mm，材料为纯铁。线圈绕线所用导线直径：1.6mm，线圈匝数为8.5.其Maxwell2D模型。得到以下结论：1）弹丸的受力大小与其相对驱动线圈的位置有关，且有一个最大受力位置。2）线圈半径固定时，弹丸最大受力随线圈轴向长度增大而增大，但增大趋势逐渐变缓。当线圈轴向、径向长度比值达到2倍以后，受力增加显著变缓。线圈轴向、径向长度比为1:2时铁磁质弹丸加速度达到最大。
本文对电磁发射技术的历史有一定的诠释，解释了电磁发射技术的特点与电磁发射技术的发展趋势。以新型电磁发射器为例，简单介绍发射技术的理论基础及仿真模拟，并说明该技术在许多领域的应用前景。
参考文献：
[1]王莹、萧峰，电炮技术[M].国防出版社，1994.
[2]卡兰塔洛夫，电感计算手册[M].北京：机械工业出版社，1992：54.
[3]金佳丽，电磁技术[M].北京：北京大学出版社，2001：6.
关键词： 电磁发射技术；线圈式电磁发射技术；发展趋势
中图分类号：G852 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220029－01
0 引言
能源的每次更替变化，都意味着物理学领域发生了质的飞跃。早期由于科学技术的落后，只能使用机械能，到14世纪初，我们的祖先发明火药与冷兵器相比，它具有很高的能量密度和功率密度，特别是近几十年，由于制造工艺的不断改进，常规火药利用化学能就可将几十千克的物体加速到接近2km/s。当从化学能发展到电能时标志着能源利用已达到一个新的里程碑。
理论上，使用电能发射的物体将不受外界影响的限制，是一种理想的发射方式。借助电磁力做功，实际上是一种特殊的电气传动装置。原理上，使用电磁发射装置可以把弹丸加速到十几甚至几十千米/秒。按照结构的不同，电磁发射装置可以分为轨道式、同轴线圈式和磁力线重接式三种。
1 电磁发射技术历史
1.1 电磁发射技术发展的历史。电磁发射概念的提出可以上溯到一百多年前。1844年，Colonel Dixon首次提出“电磁炮”的概念。1845年哥伦比亚学院的charles教授制造了世界上第一台线圈式电磁炮（如图1），他采用电池供电。1916年6月22日法国科学家Faucho等人申请了第一个导轨炮专利，提出电磁发射器概念武器化的潜在可能性和利用电磁力发射有翼炮弹的设想。
1944年德国科学家Hansler等阐述了导轨炮走向实用化面临的两个难题：一是电枢；二是电源。由于当时的科学技术水平难以解决电磁发射器的电源、材料、电枢等技术难题，美国空军科学研究所经过反复论证，在1957年得出电磁发射根本行不通的结论，这使电磁发射的研究陷入了一个停顿时期。从1999年4月在旧金山召开的第十届电磁发射研讨会来看，国外的电磁发射技术的研究发生了两个重要的变化，一是直线电磁发射技术成为一个目的和应用背景十分明确的研究方向，影响面正在逐步扩大；二是研究经费的资助方正逐渐转变为军方，同时，研究内容从理论探讨、原理性实验验证向实用化的演示验证方向发展，这就说明电磁发射技术已趋于成熟。
1.2 电磁发射技术的发展趋势。电磁发射的发展趋势是由它的种类以及应用前景决定的。电磁发射按照结构不同可以分为导轨式、同轴线圈式和磁力线重接式3种。
2 电磁发射技术的分类
2.1 导轨式发射。导轨式电磁发射是目前电磁发射这几种方式中研究最为成熟，相继研制出了一系列改进型如：分散馈电型、分段型、串联增强型、外场增强型、炮口分流型、分立电极型和超导悬浮电枢型。导轨式电磁发射不适合发射大质量发射体，但能够使小质量发射体达到超高速。
2.2 线圈式电磁发射。线圈式电磁发射是由普通的直线电机拓扑出来的，研究的历史最为久远。其基本结构如下：磁阻型螺旋线圈电磁发射器的基本结构如图2，主要由铁磁质弹丸和驱动线圈组成。电刷使驱动线圈的一段通电，导电的驱动线圈和弹丸总是处于产生最大力的最佳位置。线圈与铁磁质弹丸上磁化电流的引力加速弹丸前进。
2.3 新型磁阻型线圈电磁发射器。新型磁阻式电磁发射器对发射体的受力影响因素如相对位置、线圈尺寸等进行仿真模拟，利用Maxwell2D进行参数化电磁场分析，驱动线圈材料选择为铜，总电流设为20kA（电流密度为7.67×108A/m2）。驱动线圈通电部分长度：16.3mm，线圈半径：9.7mm；铁磁质弹丸长度：16.3mm，弹丸半径：6.3mm，材料为纯铁。线圈绕线所用导线直径：1.6mm，线圈匝数为8.5.其Maxwell2D模型。得到以下结论：1）弹丸的受力大小与其相对驱动线圈的位置有关，且有一个最大受力位置。2）线圈半径固定时，弹丸最大受力随线圈轴向长度增大而增大，但增大趋势逐渐变缓。当线圈轴向、径向长度比值达到2倍以后，受力增加显著变缓。线圈轴向、径向长度比为1:2时铁磁质弹丸加速度达到最大。
本文对电磁发射技术的历史有一定的诠释，解释了电磁发射技术的特点与电磁发射技术的发展趋势。以新型电磁发射器为例，简单介绍发射技术的理论基础及仿真模拟，并说明该技术在许多领域的应用前景。
参考文献：
[1]王莹、萧峰，电炮技术[M].国防出版社，1994.
[2]卡兰塔洛夫，电感计算手册[M].北京：机械工业出版社，1992：54.
[3]金佳丽，电磁技术[M].北京：北京大学出版社，2001：6.