线圈炮

线圈炮（Coilgun）是一种由一个或多个线圈组成的投射加速器，以同步线性马达的方式将磁性抛射物加速到极高的速度。这种装置也被称为高斯炮（Gauss gun），鉴于线圈炮是用纯物理方式来提供弹丸动能，所以严格来说，线圈炮是冷兵器的一种。

线圈炮通常由沿枪管排列的一个或多个线圈组成，因此抛射物发射的路径沿着线圈的中心轴。线圈按照精确的定时顺序打开和关闭，使弹丸通过磁力沿着枪管快速加速。

结构

由三个线圈， 一个枪管和一个铁磁性抛射物组成的线圈枪的简易图解。

线圈枪有两种主要类型或设置：单级和多级。单级线圈炮使用一个电磁线圈来推进射弹。多级线圈炮连续使用多个电磁线圈来逐渐提高弹丸的速度。

铁磁体弹丸

对于铁磁弹丸，单级线圈炮可以由一个线圈、电磁体组成，铁磁弹丸放置在一端。这种类型的线圈炮的结构类似于机电继电器中使用的螺线管，即通过其中心牵引铁磁物体的载流线圈。大电流脉冲通过线圈，形成强磁场，将射弹拉到线圈中心。当弹丸接近该点时，必须关闭电磁体，以防止弹丸被捕获在电磁体的中心。

弹射物发射速度公式

由单级线圈炮加速的弹射物的发射速度的近似结果可以通过以下方程获得

$v_{exit}={\sqrt {{\frac {2}{m}}{V\mu _{0}\chi _{m}n^{2}I^{2}}}}$

其中，$m$为弹丸的质量，以kg为单位。$V$为弹丸的体积，以$m^{3}$为单位。$\mu _{0}$为真空磁导率，以国际单位制单位定义，为4π × 10⁻⁷V·s/(A·m)。$\chi _{m}$为弹丸的磁化率，无量纲比例常数，指示材料响应施加磁场的磁化强度。这通常必须通过实验来确定，包含某些材料的磁化率值的表格可以在CRC化学和物理手册以及维基百科磁化率文章中找到。$n$为线圈每单位长度的线圈匝数，可以通过将线圈的总匝数除以线圈的总长度（以米为单位）来得到。$I$为通过线圈的电流大小，单位为A，

虽然这种近似对于快速定义线圈炮系统中的速度上限很有用，但确实存在更精确的非线性二阶微分方程。该公式的问题在于其假设弹丸完全位于均匀磁场内、一旦弹丸到达线圈中心电流立即消失（因而没有可能被线圈吸回）、所有势能都转化为动能（但大多数会转化为摩擦力）并且线圈的导线无限细并且不会彼此堆叠，这些都会累积，最终增加计算得到的发射速度。

局限

一个多节的线圈炮。

尽管线圈枪研发已经过很长的时间，仍有许多问题未能解决。

电阻问题

线圈的电阻是线圈炮的一个主要问题；因为通过线圈的电流很大，根据欧姆定律，再好的线圈也会将大部分的电能以热能的形式浪费掉。从而无法将抛射物提升至高速度。

应用

根据2023年8月《南华早报》报导，中国海军正在测试威力较大的线圈炮。该装备有潜力改变未来的战争型态。据参与该专案的科学家介绍，该电磁发射器在不到0.05秒的时间内将一枚124公斤(273磅)的炮弹加速到700公里/小时(435英里/小时)的速度，其炮口动能达到了2.3441358e+6焦耳。此为线圈炮实验中使用的已知最重的炮弹。虽然这种武器的确切尺寸和最大射程仍然是保密的。

参见

• 质量投射器
• 磁道炮
• 直线电动机