系统最大储能10kJ，1号发射充了8kJ，2号6kJ。

一开始我以为轨道炮需要很高激励电压，所以走了很多弯路。但后来我发现恰恰相反，几百甚至几十V已经能够让轨道炮工作了。真正影响轨道炮效率的决定性因素是回路阻抗、电流、电感梯度及负载匹配。

根据公式推导，我们可以很容易得出一个这样的表：

@10*10*10mm方口径炮

电流kA   ：50    100   152   215    232      240

膛压MPa：10.8  43.3  100  200   232.8    250

推力kg    ：108   433   1k     2k     2328    2k5

电流kA   ：340  481    1k      2k      5k     10k

膛压MPa：500    1k    4k3  17k3  110k   430k

推力kg    ：5k     10k   43k  173k   1M1   4M3

可以看出低于200kA轨道炮相比高压气体，在推力上没有显著优势，而一旦超过232kA，因为推力与电流平方成正比而与膛压成线性关系，轨道炮的优势开始急剧上升。

电磁力与压缩气体加速的很大区别是：在弹丸出膛之前，高压气体一直在膛内，加速时间是可以有很大变化空间的，而在合理范围内，整个工作周期的效率都很高，所以弹丸质量匹配不会像轨道炮那么重要。而电能恰恰相反，它的一致性相当高，不管弹丸是压根没动还是早就出膛了，总的放电时间基本不会发生太大的变化。因为电磁炮的这种特性，所以弹丸质量与系统的匹配变得格外重要。

上两张波形图来分析一下。

图一：固态电枢。可见峰值电流达到26.8kA（蓝），炮尾电压呈阶梯状变化（黄），第一个阶梯的产生是因为电枢的转捩，与轨道产生了等离子放电，可以明显看到等离子体的压降逐渐提升至50V。第二个阶梯是电枢出膛产生炮口电弧导致的，此时峰值电压达到了100V。

图二：等离子电枢。可见峰值电流达到20kA（蓝），炮尾电压不规则（黄），由于弹丸出膛，尾端产生了一个高达230V的平台。

哈哈哈哈哈哈真是怀念，可惜我dr-sama的密码忘了，不然跟你辉映一下。被打了10年的红牛，红牛做错了什么

线耳的确是弯了，后来可能是因为疲劳效应，还扯断过，吓得我赶紧想办法把线也固定好了。

轨道用的材料是有机玻璃，强度还可以，30kA以内的测试表现不错。但再大肯定不行。

你说的这个调试方法应该是可行的，但要考虑电流的拖尾，其实轨道炮很难做到出口时电流过零，因为二极管续流以后存在很长且无用的拖尾。

再说说电感梯度，这玩意算起来比较繁琐，而且随设计复杂性的增加会越来越不准。但好在很容易测，直接把弹丸捅到不同位置用电桥扫就行了。

以我手上这个轨道来看，位移500mm的电感增量是126nH，那么它的电感梯度就是252nH/m。工作在400kA时磁能是10kJ，弹丸的理论动能5kJ。意味着用于加速10g的弹丸可能达到的最高初速为1000m/s。嗯，已经是实用级别了。

400是等离子电枢系统达到的初速，固态电枢目前只做到180左右。原因是等离子电枢的弹丸与轨道之间几乎没有摩擦，而固态电枢需要很大的压力才能达到好的接触，这就损耗掉很多能量。解决办法也很简单——加电流，玩了命的加电流。（有论文提到，在数百kA级别的系统里，摩擦阻力与空气阻力合计只占弹丸动能的10%以内。）但之前做的这套系统最大输出能力只有35kA左右，但不敢经常这样用，器件会受不了。

目前正在做400kA级别的系统，每层24个22000uF450V单体，一共2层。实测单个输出14kA比较轻松，算下来极限电流是672kA（哇）。计算总储能100kJ，但实际上只有80kJ左右，因为电解电容都会虚标20%左右容量，我手上所有的样品都是，除了几个米国货，但没那么多数量......

另外手持是不可能做手持的，至少在国内不建议。

另外我要特别说一下电容的问题。

以前为什么我做的轨道炮效果很差，正是因为对那些看似体积巨大的脉冲电容盲目崇拜导致的。因为这类电容一般电压都比较高，我手上的都是几千V朝上，根本就不适合用在这个地方。

而1000uF450V的小电解，实测单只输出能力在2kA以上，用狠一点上5kA也不是没有可能。并联20个，40kA轻轻松松达到。只要优化得好，嘿嘿......

补张图：电解电容的内阻不是放电电流的决定性因素，内电感才是。几乎所有大容量的正规产品内阻都很小，我手上这个实测830u450V，内阻不到6mO。这个电容在2kA左右开始出现电压波形突降、说明已经接近正常放电极限，但如果把内电感也作为主回路储能电感的一部分来考虑，是可能到5kA的。

这里我特别要讲一下，固态电枢如果做的好是完全没有烧蚀的，而且炮口也不会有电弧，也没什么声音。虽然会有摩擦和刨削损耗但不严重。

这个试验做完我也是相当震惊

是了，只有当储能大到一定程度以后，薄膜电容的优势才会开始体现出来，个人做试验电解电容是最好的选择。

实际上效率没有那么高，因为弹丸质量很小，目前最好的一个也就跟日本那个作品相当。但是增强型轨道确实有奇效，我随手做了一个，效率提升非常明显。但我觉得自己对电源和负载匹配的理解还不够深入，所以打算先把简单轨道优化到极致。

做得很不错啊！这么小的感应炮能做到这个效果不容易。

其实这里的讨论就说到本质上了，实际上弹丸的动能来自于励磁电感的磁能，提高动能的最直接办法就是尽可能加大这个磁能，而轨道炮的电路很像一个电感给另一个电感充电。而我们知道当两者电流相等时能量之比恰好等于电感量之比，这就给未来的优化指明了方向。

固态电枢因为质量大接触好所以不会电离，固态电枢炮一般后膛是负压，因为弹丸高速运动拉大了后膛空间。

等离子电枢一般是放一些铜丝在后面，因为质量小，在强大电流下瞬间就蒸发变成等离子体了。

两者的主要区别是流经电枢材料的电流密度不同。

今天收到一批电容，在淘宝上随便买的，不是正规产品，性能居然跟原厂的差这么远，怪不得原厂的贵，真有贵的道理。你之前测的是哪里买的？

今天想到一个思路：既然主回路需要用电感调波，那何不把调波电感以增强导轨的形式做到炮体上去呢？

随手试了一下，效果惊人地好。在完全忽略负载匹配的情况下依然达到了6.6%的炮内效率，而且发射后轨道与电枢光洁如新，完全无转捩。

系统在充电电压300V时击穿72mm珍珠棉靶后在1mm铁板上留下2mm深凹坑并反弹击穿一层纸箱。因为增强线圈未妥善固定，炮体瞬间被弹射至0.5米高。

参数如下：

开关：机械

电流：22kA

出膛时间：2.5ms

计算初速：240m/s

电枢质量：2.05g

动能：59J

系统效率：1.66%

出口电感：3.68uH 891J@22kA

充电效率：25%

炮内效率：6.6%

以目前的情况来看，单兵使用的轨道炮系统是有可能实现且所用器件均为目前的工业基础能够支撑的。关键是再往深了不敢做下去了，这个法律风险还真不是说着玩的。也就在实验室里嗨一下可以，真要做出成品估计很麻烦。

刚刚固态电枢系统也破音速了，纪念下:D

看来好好优化初速破1000m/s是可以达到的。

参数如下：

出膛时间：1.75ms

计算初速：343m/s

动能：118J

电流：30kA

电感能量：1656J

激励效率：25.5%

发射效率：7.1%

*依旧无转捩，轨道还是光滑的像镜子一样。但因弹丸出膛后电流还很大，所以有比较强的炮口电弧。

*后坐力已非常明显。

可以看到一个非常明显的趋势：随着电流的增大，效率也在快速上升。

对呀，之前原厂的那么贵我还以为他坑我(´･Д･)」

哇问了这么多，赞扬这种认真的精神！感觉像是回到了十年前的KC(｡ì _ í｡)

那么我来正面回答一下你的疑问：

1.速度的测试方法是通过弹丸的初始位置与出膛时间计算的。因为弹丸出膛的波形非常容易判断，所以没有使用另外的测试手段。（其实主要是因为懒）当然这种方式算出来的数据误差是很大的，但没有关系，因为可以优化的地方太多，根本就不需要测到很准的数据。我原计划也是在轨道设计基本固定以后再做精确测试，这个时候精确的数据才有意义。因为现在的优化改进幅度是非常巨大的，只要测速系统能反映出变化趋势就够了。

2.具体的弹丸重量每次试验都不太一样，还是同一个原因，弹丸设计依然过于粗糙，还不到精细优化的阶段。但标注了效率的实验有讲质量，原回复里有。

3.27楼里有讲到，系统效率是1.66%。但为啥我不用这个来算呢？不是因为不好看，而是负载匹配没做好，电源给回路电感充电的效率只有25%。而这个效率要提升是很容易的，只是没有到那个阶段，因为轨道的优化还很差。“发射效率”这个概念是不少论文里都有出现的（比如下图），这能排除电源的影响直接反映出轨道炮本身设计的好坏，我认为这并没有问题，是一种很方便的算法。当然我在计算的时候忽略了炮体内阻性损耗的影响，原因还是现在没到精细优化的阶段。

4.表格的推导依据在这里，当然我可能算错，如果是还希望你指出来。

5.可能我跟你考虑问题角度不一样，我主要考虑的是工程实现的难度。举个例子：50kA和10MPa在工程上哪个比较容易实现？232kA和232MPa呢？那1MA和4.3GPa呢？可以看到，电流越大要获得同等推力所需要的膛压就越大。至少1MA还是比较容易造出来的，而你能想象4.3GPa的膛压出现在身管里是个什么概念吗？同样的，这个表格并不精确，但它能十分明确地反映出趋势。

6.在制作8kJ的实验装置时，我对负载匹配的理解还很浅薄，但我迫切需要一个可靠的装置进行轨道的模糊迭代。所以我选择了一个保守的方案，目的是就算输出短路也不要烧东西，省的我老纠缠在维护设备上，所以效果自然差。实际上“固态电枢破音速”的实验所用的电容比最早的实验还少，这就是模糊迭代的威力。

7.关于转捩，其实主要原因还是设计不合理，这个过程轨道已经迭代了4次，具体细节我就不放了，反正工程目的已经实现。

8.这个400kA指的是电容组的设计额定输出能力，实际上到底是350kA还是500kA还得看模糊迭代到满意以后的轨道需要什么样的参数。这就是理论研究思维跟工程研究思维的不同。

9.其实我自己也质疑，但从工程的角度来看这不重要，因为我的目的是让它给轨道供电。至于它到底内阻多少不是我关心的，我要的是它能够稳定输出我需要的电流— —而这一点很容易通过实验测出来。

10.电压突变为什么产生，我也不知道，是实验测出来的。我推测是内电感的原因，但到底是什么原因，其实我不关心。因为它是一个客观存在的现象，搞清楚这个对我的核心诉求帮助不大。

11.效率的问题上面有过陈述，这里不再重复了。

当然从纯理论的角度来看，本文有很多不足之处。但对我来说这就够了，因为我的核心诉求是把东西造出来而非进行深入的理论研究。很多时候，在工程上是无法事事都弄清楚的。因为时间和精力都会无法接受。而认真观察你会发现，我全文的工作都使用了一种极其高效的工程思维：模糊迭代。

手机格式有点问题，插入不了图片，晚些用电脑编辑一下(´･_･`)

今晚身体不太舒服，失眠了，正好利用这个时间讲讲电容的问题。

电解电容并不是一个理想的器件，它不能被武断地简化为一个RCL串联回路。实际上因为绕制工艺及本身固有特性的原因，它更像是很多个小RCL交替混联的系统。为什么开关电源里能用，主要原因有：

1.开关电源单个脉冲的能量很小，在整个电容的储能面前根本微不足道，它的放电深度与电磁炮有着本质的区别。实际上移动的只有引出脚附近的电荷，所以内感的影响自然感觉不出来。这一点只要拆开一个电容直接在极板上进行试验就能很容易地被证明。（但我懒得做，因为做了对我的核心诉求没有帮助。如果你能抽空做一下我觉得也是一件非常有意义的事情。）

2.做过电源的都知道，大功率电源必须在电解电容上并联薄膜电容，否则会出现很大的电压尖峰，槽路电流越大就越明显。而这个尖峰就是内感造成的。（这一点玩TC的人体会最深了，不信你可以随便找一个搞过大功率DRSSTC的人问问。）

这还没算介质极化以及大电流时电磁力对极板物理结构产生的影响，所以这个系统的分析是极其复杂的，要彻底搞明白需要花费大量的时间精力。这时候回过头来看看我们的核心诉求你会发现，卧槽？做这些工作根本没用啊？难道搞清楚了这些问题就能突破现有器件本身固有的放电极限吗？当然它确实对未来某些工作有重大意义，比如说开发轨道炮专用电容之类的，但这已经跟我现在要做的事情没有关系了——即使能做，这个项目也等不了那么长时间。

以结果为导向来分析：难道我们知道它的性能不好就不用它吗？我们有更好的选择吗？单以性能论：有，而且选择很多。但加上体积、价格、可靠性、易用性等因素去考虑之后，还真没有。

理论最怕脱离实践。很多时候，算出来的东西并不能跟工程实践结果很好地吻合。这也是为什么，民间一直没有出现很好的轨道炮作品。根本原因在于，没有几个人愿意在工程实践中真正花心思。（比如做几十个不同版本的炮体进行试验迭代）

刚刚翻看了一下实验相册，这个项目正式启动时间是今年8月18日。在这短短的一个月时间里，我们进行了从2mm到20mm口径，数十个版本数百次的发射试验，取得了1141份珍贵的实验记录，所以什么奇怪的情况我们都见过了。相信这种试验密度，不说国内，就算在世界上的民间组织里也是很难看到的。

但是搞工程研发，就得有这个密度。否则就像大家看到的，很多思路很好的项目都半路夭折了。

优化了负载匹配并减小了漏磁，效率提升惊人！以电容能量来计算也获得了5.5%的效率，而发射效率则是增加到19.6%，看来迭代方向正确。

发射10发后轨道表面几乎没有变化，电枢表面有摩擦痕迹，但没有烧蚀特征，发射后质量未见明显减少，可以认为这个设计是成功的。

参数如下：

电压：300V

能量：3650J

电流：39kA

出膛时间：1.25ms

初速：448m/s

质量：2g

动能：201J

系统效率：5.5%

发射效率：19.6%

激励效率：28%

今天使用高速摄影机进行了初速的测定，与抓炮尾电压波形算出来的初速吻合得比较好，说明之前的测试是有效的。（因为过高的充电电压会导致过强的炮口电弧影响拍摄，所以只充了200V。）

先上视频：

试验参数：

充电200V，能量1622J。弹丸2g

相机设置：2000帧，曝光1us

一帧前进了140mm，计算初速280m/s

出口动能：78.4J

系统效率：4.8%

总结一下：经过优化，2kJ级别的电容储能已经能够获得大于100J的出口动能及足够高的初速，怎么看都已经不是玩具级别了。而且电容、开关、充电系统、轨道的体积和重量均已达到实用标准。

本课题完美成功。

最后一张美照结尾一下：

电枢是过盈配合，过盈量为轨道宽度的2%。预紧力约100N，远远低于1克/A的典型值。所以好的抛光精度、平行度和好的设计会大大降低摩擦损耗。