磁道砲

電磁炮聽起來很神秘，其實它的結構和原理很簡單．電磁炮是利用電磁力代替火藥爆炸力來加速彈丸的電磁發(fā)射系統(tǒng)，它主要由電源、高速開關、加速裝置和炮彈四部分組成．世界上所研制的電磁炮，根據(jù)結構和原理的不同，可分為以下幾種類型：

磁道砲線圈炮型

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(jù)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(chǎn)生的交變磁場就會在彈丸線圈中產(chǎn)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(chǎn)生安培力，使彈丸加速運動并發(fā)射出去．一般普通實驗室做出的線圈炮不產(chǎn)生洛倫茲力,產(chǎn)生洛倫茲力的是單級同軸線圈炮,一般的線圈炮是給線圈通電使之中心有磁,將目標導體吸引至中心再由慣性所致而拋射出彈體,由于電容瞬間斷電,因而不會產(chǎn)生磁力將炮彈吸引回去,一般的小型線圈炮模型都是這樣的。

磁道砲軌道炮型

軌道炮是利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發(fā)射出去．它由兩條平行的長直導軌組成，導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸．當兩軌接入電源時，強大的電流從一導軌流入，經(jīng)滑塊從另一導軌流回時，在兩導軌平面間產(chǎn)生強磁場，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會以很大的速度射出，這就是軌道炮的發(fā)射原理．質量越大動能越大,威力越大,耗能量越大。

磁道砲重接炮型

重接炮是一種多級加速的無接觸電磁發(fā)射裝置，沒有炮管，但要求彈丸在進入重接炮之前應有一定的初速度．其結構和工作原理是利用兩個矩形線圈上下分置，之間有間隙．長方形的“炮彈”在兩個矩形線圈產(chǎn)生的磁場中受到強磁場力的作用，穿過間隙在其中加速前進，重接炮是電磁炮的最新發(fā)展形式。

磁道砲特點

電磁炮與常規(guī)火炮相比，有以下特點：

電磁炮利用電磁力所作的功作為發(fā)射能量，不會產(chǎn)生強大的沖擊波和彌漫的煙霧，因而具有良好的隱蔽性．電磁炮可根據(jù)目標的性質和距離，調節(jié)、選擇適當?shù)哪芰縼碚{整彈丸的射程。

電磁炮沒有圓形炮管，彈丸體積小，重量輕，使其在飛行時的空氣阻力很小，因而電磁炮的發(fā)射穩(wěn)定性好，初速度高，射程遠．由于電磁炮的發(fā)射過程全部由計算機控制，彈頭又裝有激光制導或其他制導裝置，所以具有很高的射擊精度。

從發(fā)射能量的成本來看，常規(guī)火炮的發(fā)射藥產(chǎn)生每兆焦耳能量需10美元，而電磁炮只需0.1美元．而且電磁炮還可以省去火炮的藥筒和發(fā)射裝置，故而重量輕、體積小、結構簡單、運輸以及后勤保障等方面更為安全可靠和方便。

磁道砲用途

電磁炮作為發(fā)展中的高技術兵器，其軍事用途十分廣泛。

（一）用于天基反導系統(tǒng)：電磁炮由于初速度極高，可用于摧毀空間的低軌道衛(wèi)星和導彈，還可以攔截由艦只和裝甲車發(fā)射的導彈．因此，在美國的“星球大戰(zhàn)”計劃中，電磁軌道炮成為一項主要研究的任務。

（二）用于防空系統(tǒng)：美軍認為可用電磁炮代替高射武器和防空導彈遂行防空任務．美國正在研制長7.5米、發(fā)射速度為500發(fā)/分、射程達幾十千米的電磁炮，準備替代艦上的“火神——方陣防空系統(tǒng)”．用它不僅能打擊臨空的各種飛機，還能在遠距離攔截空對艦導彈．英國也正在積極研制用于裝甲車的防空電磁炮。

（三）用于反裝甲武器：美國的打靶試驗證明，電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段．發(fā)射質量為50克、速度為3km/s的炮彈，可穿透25.4mm厚的裝甲．有關資料還報道，用一種電磁炮做試驗，完全可以穿透模擬的T－72、T－80坦克的裝甲厚度．由此可見，電磁炮具有很強的穿透能力，是非常優(yōu)良的反裝甲武器。

（四）用于改裝常規(guī)火炮：隨著電磁發(fā)射技術的發(fā)展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統(tǒng)，可大大提高火炮的射程．美國利用這一技術，已將火炮射程加大到150km。

(五) 變殺人工具為交通工具，對于月球開發(fā)，采用軌道炮技術發(fā)射月基貨運飛船返回地球，將大大減少燃料消耗，飛船僅攜帶少量的調姿和變軌用的燃料。從而為月地貨運運輸提供一個廉價、可重復利用的發(fā)射平臺。

磁道炮的動力來源與其他武器不同，不使用炸藥與推進劑，而是使用電磁力取得巨大動能來發(fā)射炮彈，傳統(tǒng)軍事用槍械的槍口初速無法超越每秒2000米，而磁道炮能達到每秒3000米。另外磁道炮能避免傳統(tǒng)炸藥與彈頭存儲的風險，以及相對低廉的成本亦是磁道炮的優(yōu)勢。

除了軍事應用，美國國家航空航天局也建議運用磁道炮將載荷送入外太空的軌道；然而在過程中將產(chǎn)生強大的G力，限制了載荷的使用。

電磁炮與傳統(tǒng)馬達的不同之處在于其結構不需場磁鐵（永久磁鐵），它的基本結構由單環(huán)電流組成，因此需要極大電流（超過百萬安培）來產(chǎn)生足夠的槍口初速。其中一種常見的變種是利用驅動電流通過平行導線，增加電樞產(chǎn)生的磁場（直流串繞馬達的設置），稱為增強磁道炮，這種設置減少了電流的需求量。

電樞可以是子彈組成的一部分，也能被用以加速絕緣、不導電的子彈。通常固態(tài)金屬導體是磁道炮電樞較好的材料來源，但也可以使用等離子電樞與混合電樞。與傳統(tǒng)槍受火藥爆炸的瞬間氣壓推進的原理相同，等離子電樞以類似的方式推動非導體的固態(tài)載荷。等離子電樞以等離子體將金屬電樞與槍軌連結，在速度超過閾值后，固體電樞亦能轉型為混合電樞。

對于軍事應用來說，磁道炮的優(yōu)勢在于它能達到遠超過傳統(tǒng)武器的槍口初速。槍口初速的提升可以有效改善射程，并且提高終端速度，令其剩余的動能產(chǎn)生榴彈的爆破效應。典型磁道炮的槍口初速通常能達到每秒2000-3500米。對于單回路磁道炮而言，它需要在幾微秒間經(jīng)過五百萬安培，產(chǎn)生的磁場強度約為10特斯拉，現(xiàn)代磁道炮的設計通常為“空芯”（不使用磁性材料），以提高磁通量。

磁道炮的速度處于輕氣炮的范圍，然而后者被認為更適合應用于實驗室，而磁道炮在軍事應用上具有十足潛力。理論上，如果能開發(fā)重量輕、穩(wěn)定的電源技術，應用于磁道炮，系統(tǒng)總體積與質量將會遠小于常規(guī)推進劑的彈藥量，克服傳統(tǒng)彈藥的不穩(wěn)定性（大大減少敵軍炮火的威脅）。

• 美國海軍阿利·伯克級驅逐艦的后繼實驗艦朱姆沃爾特級驅逐艦（USS Zumwalt DDG-1000）設計好一套整體電力系統(tǒng) (IPS)，能夠有效輸送電力往馬達或是武器，以利日后裝配磁道炮，但礙于成本問題，目前只裝配先進火炮（AGS）代替。

• 2018年2月1日，幾張安裝新型號艦炮的072型海洋山號坦克登陸艦在網(wǎng)上廣傳，輿論認為是中國解放軍試驗中的磁道炮。

SATA規(guī)范支持許多新的功能，其中之一就是NCQ（Native Command Queuing全速命令排隊）技術?！∈紫茸屛覀儊砜匆幌掠脖P是怎樣讀寫信息的。硬盤通過將信息寫入磁盤磁道上的特定位置進行信息存儲，硬盤訪問磁盤上信息的過程如下：

● 尋找存儲數(shù)據(jù)的目標磁碟(platter)，訪問該磁碟。

● 尋找磁碟上存儲數(shù)據(jù)的目標磁道(track)，訪問磁道。

● 尋找磁道上存儲數(shù)據(jù)的目標簇(cluster)，訪問簇。

● 尋找簇上存儲數(shù)據(jù)的目標扇區(qū)(sector)，訪問扇區(qū)。

● 尋找目標數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)。

通過上面的步驟，硬盤即可獲取所需要的數(shù)據(jù)信息。硬盤寫入數(shù)據(jù)的步驟也是如此，區(qū)別僅僅在于讀操作變?yōu)閷懖僮鳌４蠖鄶?shù)情況下數(shù)據(jù)存入硬盤并非是順序存入，而是隨機存入，甚至有可能一個文件被分配在不同盤片上。對于不支持NCQ的硬盤來說，大量的數(shù)據(jù)讀寫需要反復重復上面的步驟，而對于不同位置的數(shù)據(jù)存取，磁頭需要更多的操作，降低了存取效率。支持NCQ技術的硬盤對接收到的指令按照他們訪問的地址的距離進行了重排列，這樣對硬盤機械動作的執(zhí)行過程實施智能化的內(nèi)部管理，大大地提高整個工作流程的效率：即取出隊列中的命令，然后重新排序，以便有效地獲取和發(fā)送主機請求的數(shù)據(jù)，在硬盤執(zhí)行某一命令的同時，隊列中可以加入新的命令并排在等待執(zhí)行的作業(yè)中。顯然，指令排列后減少了磁頭臂來回移動的時間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。

如果新的命令恰好是處理起來機械效率最高的，那么它就是隊列中要處理的下一個命令。舉個例子：比如向硬盤下達一組數(shù)據(jù)傳送指令，由于數(shù)據(jù)在磁盤上分布位不同，磁頭可能會先讀取260扇區(qū)，再讀取7660扇區(qū)，然后又讀取261扇區(qū)……如果我們對指令進行優(yōu)化排列，可以先讀260扇區(qū)，接著依次讀261扇區(qū)，最后讀取7660扇區(qū)……顯然，指令排列后減少了磁頭臂來回移動的時間，使數(shù)據(jù)讀取更有效。并且有效的排序算法除了考慮目標數(shù)據(jù)的線性位置，也會考慮其角度位置，并且還要對線性位置和角度位置進行優(yōu)化，以使總線的服務時間最小，這個過程也稱做“基于尋道和旋轉優(yōu)化的命令重新排序”。