2015-10-24 08:33:00
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參與電磁軌道炮（Rail Gun），即利用電磁發(fā)射技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器。與傳統(tǒng)的大炮通過火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璨煌?，軌道炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場的作用力，其作用的時(shí)間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程。 因而引起了世界各國軍事家們的關(guān)注。電磁軌道炮顛覆了傳統(tǒng)槍支的火藥裝置，而是由一個(gè)大型電路組成，整個(gè)電路分為三個(gè)部分：電源、兩個(gè)平行的電軌（一正一負(fù)）、一個(gè)移動(dòng)電樞。電流從電源流向正軌，再轉(zhuǎn)向電樞，從而到負(fù)軌，最后再回到電源，由此產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)力的磁場以實(shí)現(xiàn)軌道炮子彈的發(fā)射。
說到電磁軌道炮，許多人會(huì)想到《變形金剛2》中一炮轟掉組合機(jī)器人大力神的那臺(tái)，最近一個(gè)名為“NSA_Listbot”的極客竟然也搞到了一臺(tái)，不過這臺(tái)電磁軌道炮可不是從美軍那偷的，它是3D打印出來的！ 此外，NSA_Listbot還大大縮小了它的體積。筆者對這臺(tái)炫酷的軌道炮很感興趣，到底電磁炮是怎么造出來的？他又為什么要做這件事呢？于是我們決定會(huì)一會(huì)這位大神。事實(shí)上，NSA_Listbot非常平易近人，火了之后也并沒有翹尾巴。他在采訪中告訴我們：“之前有人通過3D打印技術(shù)制造槍支，輿論掀起了軒然大波，而我想通過電磁軌道炮改變?nèi)藗儗?D打印槍支的壞印象?！?div style="height:15px;">
以下就是這次訪談的內(nèi)容，列位看官上眼吧。其實(shí)在剛開始的郵件交流中，他并不愿透露自己的真名，不過熟悉了之后，他告訴我們他叫David Wirth，David表示軌道炮僅此一臺(tái)，今后他會(huì)轉(zhuǎn)向其他領(lǐng)域，專心進(jìn)行金屬物體的3D打印技術(shù)實(shí)驗(yàn)。
軌道炮的CAD設(shè)計(jì)圖。圖中灰色的部分都是通過3D打印制作的
能不能做一個(gè)簡單的自我介紹？
額，我的本科和研究生時(shí)代都在加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）度過，主攻航空航天工程中的納米機(jī)電系統(tǒng)。閑暇時(shí)間里我很喜歡擺弄各式各樣的零部件并經(jīng)常用它們造出點(diǎn)新鮮玩意。我很享受那種利用空閑時(shí)間打造新事物的愉悅，它會(huì)讓我很有成就感，也許這也是我小時(shí)候立志要當(dāng)試飛員的原因吧。后來我又迷上了研發(fā)和工程方面的工作，它們也能讓我體驗(yàn)成為“第一人”的快樂。
這是你第一次制作軌道炮嗎？
不是，我在高中時(shí)就做過一臺(tái)，那是我的物理課畢業(yè)設(shè)計(jì)，不過現(xiàn)在這臺(tái)WXPR-1要比原來那臺(tái)大得多，也復(fù)雜得多。
你現(xiàn)在從事的是工程技術(shù)領(lǐng)域的工作嗎？是不是經(jīng)常用到CAD/3DP之類的工具？
我大學(xué)學(xué)的是工程專業(yè)，不過現(xiàn)在我在從事其他領(lǐng)域的工作。
這個(gè)軌道炮的項(xiàng)目是怎么來的？
實(shí)話說，我做軌道炮是因?yàn)楦笥训囊粓鲑€注。在大家眼中我一直是個(gè)工程學(xué)專家，經(jīng)常做出些匪夷所思的小玩意，但我朋友卻打賭我做不出軌道炮來，這讓我很不爽。一段時(shí)間后，我找到了一份清閑的工作，所以在閑暇時(shí)間我就開始著手制造軌道炮。在一年半的時(shí)間里，我忙得不亦樂乎，加工、焊接，最后終于打印出了現(xiàn)在這臺(tái)軌道炮。其實(shí)今年六月軌道炮就制作完成了，不過直到七月中旬我才完成系統(tǒng)調(diào)試。我的朋友們（包括賭我造不出軌道炮的家伙）七月份就見過這家伙了，不過直到最近我才鼓起勇氣把它放到Reddit上。說實(shí)話我沒想到它居然能引起如此巨大的轟動(dòng)。
軌道炮的一次試射
撇開賭注的因素，這個(gè)項(xiàng)目的總體目標(biāo)是什么？
我的目標(biāo)就是要為3D打印正名。該技術(shù)可以將原本笨拙巨大的設(shè)計(jì)快速轉(zhuǎn)化成一個(gè)便攜實(shí)用的版本。之前有人通過3D打印技術(shù)制造槍支，輿論掀起了軒然大波，而我想通過電磁炮改變?nèi)藗儗?D打印槍支的壞印象。未來我會(huì)將該項(xiàng)目的源文件和代碼分享給學(xué)生、死忠粉和學(xué)術(shù)界，而且你們也不會(huì)見到第二代的軌道炮了，盡管WXPR-1的意思是Wirth eXperimental Portable Railgun Version 1（Wirth測試性便攜式磁軌炮第1版）。
電磁炮上好像裝了一個(gè)二氧化碳罐，這個(gè)裝置是干什么用的？
二氧化碳罐是噴射系統(tǒng)的堅(jiān)強(qiáng)后盾。它跟土豆加農(nóng)炮的原理較為類似，彈丸會(huì)沿著電流流過電樞的方向發(fā)射出去。此外，彈丸（電磁炮使用的是電樞）在發(fā)射時(shí)要達(dá)到一定的初速度才行，要不然就會(huì)由于過高的電流被焊死在炮膛中。二氧化碳可以幫助彈丸提速到100 米/秒，而軌道則會(huì)將其速度提高到250 米/秒。
NSA_Listbot的電磁軌道炮采用了六個(gè)300J、350V、5500uF的電容，其總重量達(dá)到20磅，可以提供大于1050V和1.8kj的發(fā)射能量
軌道炮必須要做得這么大才行嗎？
完全沒必要，只要換個(gè)更加先進(jìn)的電容，就可以讓軌道炮至少輕上10磅，而WXPR-1上這塊電容是我用50美元從eBay上淘來的。此外，充電系統(tǒng)也有改進(jìn)的余地，我用的充電器并沒有進(jìn)行過優(yōu)化，若換上一套零電壓系統(tǒng)（ZVS），電磁炮還可以再輕上3到4磅。所以，如果有第二代電磁炮，我可以將其重量控制在30磅（27斤）左右。
WXPR-1軌道炮還有什么別的特色嗎？
對于一個(gè)非專業(yè)項(xiàng)目來說，這次的軌道設(shè)計(jì)就很特別。普通的愛好者會(huì)采用方形孔腔設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣易于制造，不過這樣處理會(huì)大大降低效率。我的軌道設(shè)計(jì)就高效的多，而且加工精細(xì)度要高的多。此外，我的軌道采用了環(huán)形孔腔設(shè)計(jì)，這恐怕是非專業(yè)項(xiàng)目中的首創(chuàng)了。我用了六個(gè)月時(shí)間來琢磨設(shè)計(jì)，嘗試了N多種方案（有時(shí)因?yàn)楣畛^1根頭發(fā)的寬度就被我放棄了）。另外，WXPR-1采用了可更換軌道，而別家的軌道炮想更換軌道可是要整個(gè)將炮身拆散的，我變通了一下，采用了內(nèi)外雙軌設(shè)計(jì)，所以不用拆散炮身就可以輕松更換內(nèi)軌了。這就提升了其維護(hù)的便捷度，也讓產(chǎn)品變得更加經(jīng)久耐用。
你使用了哪種3D打印機(jī)？
我使用了一臺(tái)delta 3D打印機(jī)，它可以打印聚碳酸酯材料。此外，我還用定制版的聚醚酰亞胺制作了大多數(shù)的打印模版，其建造體積達(dá)到了直徑11英寸x 高度18英寸。在制造過程中我用了聚乳酸、工程塑料、尼龍和聚炭酸酯等材料。徑向和垂直打印精度則分別達(dá)到了0.2毫米和0.25毫米。
該裝置選用了Arduino Uno R3來管理軌道炮上的電子器件、監(jiān)視電容器的電壓、電流、溫度和電池電壓
