《电磁学》课程教学资源（课堂拓展）电磁防护装甲

电磁防护装甲

电磁防护装甲

产生背景现有炮弹单（主要为动能弹和破甲弹）速度快、能量大，穿透力、破坏力不断增强。例如，目前动能弹速度已达1800m/s,穿甲能量大于9MJ简单增加装甲厚度必然使车辆体积、质量增大，降低其灵活性

产生背景 ⚫ 现有炮弹（主要为动能弹和破甲弹）速 度快、能量大，穿透力、破坏力不断增 强。 例如，目前动能弹速度已达1800m/s,穿 甲能量大于9MJ ⚫ 简单增加装甲厚度必然使车辆体积、质 量增大，降低其灵活性

电磁装甲分类远距作用（在炮弹尚未击中目标前作用）接触作用（在炮弹穿透装甲过程中作用）

电磁装甲分类 ⚫ 远距作用（在炮弹尚未击中目标前 作用） ⚫ 接触作用（在炮弹穿透装甲过程中 作用）

三种简单的模型（远距）使炮弹减速的电磁防护（远距）使炮弹变向的电磁防护（接触对炮弹本身造成破环的电磁防护

三种简单的模型 ⚫ 使炮弹减速的电磁防护（远距） ⚫ 使炮弹变向的电磁防护（远距） ⚫ 对炮弹本身造成破坏的电磁防护（接触）

使炮弹减速的电磁防护一、个施加急剧变化的强磁场，使炮弹里产生涡流。涡流产生的磁场与原磁场方向相反，必将受一阻力作用而减速B

一、使炮弹减速的电磁防护 ⚫ 施加急剧变化的强磁场，使炮弹里产生 涡流。涡流产生的磁场与原磁场方向相 反，必将受一阻力作用而减速

对B的估算dBrE, =2元rdt 2元r电流密度,=α·E,=E作用于环上的轴向电磁阻力可估计为3μomsin 0cos? 0ldeF =J j, ·2πrB, ldr =4s电磁阻力作功为：W=「F,ds

⚫ 对B的估算 r r dt dB r E r r     2 2 2 = =    r r r E 电流密度j =  E =  W = F ds 电磁阻力作功为： s      ld s m F j rB ldr  r r  =   =  4 3 sin cos 2 3 2 0 作用于环上的轴向电磁阻力可估计为：

其中m为车辆产生磁场的磁矩:m=i·πro元车辆产生磁场估算为B。=亏Moi·cos3当炮弹所受阻力能使其在击中自标前速度 (m=75kg,v=1800m/s,p=1.510-82mR=10cm,d=10m)减半，由装甲车辆产生的强磁场约为Bo=18.5T

⚫ 当炮弹所受阻力能使其在击中目标前速 度（m=75kg,v0=1800m/s,ρ=1.5 10-8Ωm, R=10cm,d=10m)减半，由装甲车辆产生 的强磁场约为 B0=18.5T 3 cos 2 1 : 0 0 2 0    =  =  B i m m i r 车辆产生磁场估算为 其中 为车辆产生磁场的磁矩

建议：车辆装甲可分层、分块组成，并且四周装甲中内装一些良好导体，作为B产生的载体，每块可由相应的电路控制，以抵御炮弹攻击

⚫ 建议： 车辆装甲可分层、分块组成，并且四周 装甲中内装一些良好导体，作为B产生 的载体，每块可由相应的电路控制，以 抵御炮弹攻击

二、使“炮弹”变向的电磁防护启发：地球的磁场防止自身遭受等离子体侵袭MagnetopauseMagnetosheathMagnetotailSolar windRadiationbeltFigure3.5The magnetosphereofthe Earth

二、使“炮弹”变向的电磁防护 ⚫ 启发：地球的磁场防止自身遭受等离子 体侵袭

设想：车辆周围也有类似的磁场使高速带电粒子流或带了电的炮弹方向发生偏转对高速带电粒子流的作用，以质子为例：若v=104m/s.R=1m,于车前的磁感应强度根据evB= mRmv= 1.04 ×10-4 T = 1.04GB =eR

⚫ 设想：车辆周围也有类似的磁场使高速带 电粒子流或带了电的炮弹方向发生偏转 ⚫ 对高速带电粒子流的作用，以质子为例： 若v=104m/s, R=1m,于车前的磁感应强度 T G eR m v B R v evB m 1.04 10 1.04 4 2 = =  = = − 根据