本發(fā)明涉及兵器發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高初速彈丸發(fā)射裝置及發(fā)射方法。

背景技術(shù)：
(一)與直線加速相關(guān)的彈丸發(fā)射技術(shù)火炮系口徑在20毫米以上，依靠火藥的爆發(fā)力發(fā)射彈丸的重武器，火炮技術(shù)有古老的歷史，在現(xiàn)代亦有驕人的進(jìn)步，比如一種稱為火箭增程彈的炮彈的使用使射程增加了20％～30％，又如體現(xiàn)精確制導(dǎo)技術(shù)的一種稱為制導(dǎo)炮彈(末端制導(dǎo))問世。至于如何提高炮彈彈丸初速，人們長期以來一直在不斷探索，彈彈丸初速，即彈丸離開炮口瞬間的速度，是衡量火炮威力的一個(gè)重要指標(biāo)，相同的炮彈在其它條件都相同的情況下，彈丸初速越高射程也越遠(yuǎn)，由于火炮都是依靠火藥爆燃，氣體膨脹做功，沿炮管直線推動(dòng)彈丸、發(fā)射彈丸。多年來如何提高彈丸初速的探索多從改進(jìn)火藥著火面積，增加火藥藥量，提高火藥的燃燒速度等著手，幾乎做到極致；還有就是延長炮管，使發(fā)射火藥爆燃產(chǎn)生的高溫高壓氣體更有效地沿炮管直線推動(dòng)彈丸前行，所謂的45倍口徑革命和52倍口徑革命，就是炮管的長度延長到炮的口徑的45倍和52倍，如俄羅斯2S5自行加農(nóng)炮，口徑152毫米，炮身長達(dá)7800毫米，一般坦克炮就具有這種加農(nóng)炮的彈道特性，追求高初速，早在上世紀(jì)50年代坦克炮彈丸初速已達(dá)到1450m/s，60年代達(dá)到1650m/s，70年代達(dá)到1750m/s，可是四十多年過去了，至今仍然在1800m/s上下徘徊。專家認(rèn)為，傳統(tǒng)火炮的性能已經(jīng)接近極限，彈丸初速2000m/s幾乎是極限了。第二次世界大戰(zhàn)以來導(dǎo)彈受到各強(qiáng)國重視，尤其自20世紀(jì)80年代末至今導(dǎo)彈技術(shù)得到很快發(fā)展。導(dǎo)彈依靠自身動(dòng)力裝置推進(jìn)，將彈頭(戰(zhàn)斗部)導(dǎo)向目標(biāo)，飛行中其自帶用于修正軌道的軌道發(fā)動(dòng)機(jī)如某種小型化學(xué)火箭或某種帶噴口的高壓儲(chǔ)氣罐式結(jié)構(gòu)，可噴射工質(zhì)、氣體來修正軌道，至于導(dǎo)彈發(fā)射及其逐漸達(dá)到的飛行速度取決于導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)導(dǎo)彈向前的直線加速運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)場觀察導(dǎo)彈點(diǎn)火起飛，或觀看幾百上千噸的火箭發(fā)射時(shí)“慢慢”升起，都可見證這種直線加速運(yùn)動(dòng)，從靜止啟動(dòng)速度逐增，據(jù)測在可視范圍內(nèi)達(dá)到的速度約300m/s左右，持續(xù)加速飛出大氣層，多級火箭、大推力火箭繼續(xù)推動(dòng)下逐步達(dá)到更高的速度。是否可以探討一種新的非直線加速的發(fā)射方式，使彈丸以更高的初速發(fā)射。(二)體育投擲運(yùn)動(dòng)“旋轉(zhuǎn)拋”優(yōu)于“直線推”首屆奧運(yùn)會(huì)男子鉛球“直線推”球成績11.22m，現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)員運(yùn)用旋轉(zhuǎn)360°“旋轉(zhuǎn)拋”球達(dá)到22m。至今幾乎所有投擲項(xiàng)目都放棄“直線推”而采用“旋轉(zhuǎn)拋”；尚有標(biāo)槍例外，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練時(shí)將標(biāo)槍“旋轉(zhuǎn)拋”出的距離太遠(yuǎn)，不利于體育場安全管控而被禁止使用。鐵餅“旋轉(zhuǎn)拋”時(shí)運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)了540°。更典型的是鏈球，鏈球的重量本來與鉛球相同(都是7.26kg)，但運(yùn)動(dòng)員用加速旋轉(zhuǎn)4圈(1440°)“旋轉(zhuǎn)拋”，成績達(dá)到82m，幾乎是轉(zhuǎn)1圈拋鉛球紀(jì)錄的4倍、“直線推”鉛球成績的8倍。同一體能運(yùn)動(dòng)員投擲，“旋轉(zhuǎn)拋”可以比“直線推”大幅提高投擲物的“初速”及其“射程”。在投擲運(yùn)動(dòng)啟示下，本發(fā)明擬提出一種類似“旋轉(zhuǎn)拋”的高初速彈丸發(fā)射裝置。(三)旋轉(zhuǎn)拋射已有很多事例如古代兵器“拋石機(jī)”，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的水車，工礦機(jī)械中的鏟斗拋射機(jī)、無粉塵物料拋射機(jī)、漿液珠點(diǎn)拋射機(jī)、多方位旋轉(zhuǎn)式砂漿拋射機(jī)等，現(xiàn)代軍事方面有若干種小型或中小型無人機(jī)旋轉(zhuǎn)彈射或拋射的裝置：立柱式支撐桿，無人機(jī)被抓持在搖臂或活動(dòng)擺臂的一端，以小于50m/s的起飛速度拋射。與以往在較低轉(zhuǎn)速中拋射物件各事例要解決的技術(shù)問題不同，本發(fā)明旨在彈丸高初速發(fā)射；若通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)高初速發(fā)射，其主要技術(shù)手段依賴于高速旋轉(zhuǎn)。(四)與高速旋轉(zhuǎn)相關(guān)的現(xiàn)有成熟技術(shù)這些技術(shù)雖然并未直接涉及發(fā)射某種物件，但對本發(fā)明高初速彈丸發(fā)射裝置技術(shù)開發(fā)可資借鑒、嫁接。在轉(zhuǎn)速、動(dòng)力、軸承方面機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)較高轉(zhuǎn)速可以參考：普通離心機(jī)<8000r/min，高速離心機(jī)8000～30000r/min，超速離心機(jī)30000～80000r/min，超高速離心機(jī)>80000r/min；高速電機(jī)(即電主軸，帶動(dòng)其他機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力)轉(zhuǎn)速24000～80000r/min，最高可達(dá)100000r/min；而150000r/min超高速磁懸浮軸承已在生產(chǎn)中應(yīng)用。支承高速旋轉(zhuǎn)體的軸承目前以磁懸浮軸承較先進(jìn)，具有無接觸、無磨損、高速度、高精度一系列優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用在高速電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、渦輪機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等300多個(gè)領(lǐng)域。其他類型的軸承，通過改變軸承結(jié)構(gòu)，如變滑動(dòng)軸承為滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)壓軸承、氣體動(dòng)壓軸承等減小軸承摩擦力，也可應(yīng)用于某些高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。在飛輪儲(chǔ)能、動(dòng)能與電能相互轉(zhuǎn)化方面“飛輪”已被人類利用了千百年，作為儲(chǔ)能元件現(xiàn)代已進(jìn)入更為實(shí)用的階段。1992年美國(AFS)開發(fā)的汽車機(jī)-電電池(EMB)核心就是200000r/min的碳纖飛輪，它的“比功率”(即爆發(fā)力)極高，可將該車在8秒鐘內(nèi)由靜止加速至100km/h。日本曾利用飛輪“比功率”高的特性設(shè)計(jì)引發(fā)可控?zé)岷司圩兊难b置，該裝置的飛輪直徑達(dá)6.45m，高1m，重255t，它所儲(chǔ)存的能量與掛有150個(gè)車廂的列車以100km/h的速度行駛時(shí)所具有的能量相當(dāng)。飛輪儲(chǔ)能大小與飛輪的質(zhì)量(重量)及飛輪上各點(diǎn)的速度有關(guān)，可表達(dá)為：式中∑是“求和”的表示，mi是輪上各點(diǎn)的質(zhì)量，vi是輪上各點(diǎn)的速度。進(jìn)入21世紀(jì)，材料科學(xué)的進(jìn)展，高強(qiáng)度碳纖維和玻璃纖維的出現(xiàn)，使飛輪的最高容許轉(zhuǎn)速大大提升，增加了單位質(zhì)量的動(dòng)能儲(chǔ)量；由于磁懸浮軸承的利用，及將飛輪置于真空容器之中，大幅降低了飛輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)軸承摩擦、空氣摩擦造成的能量損失。而電能與動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)換，也因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)的進(jìn)步而變得更為容易，不論飛輪在何種轉(zhuǎn)速之下，都能順利地把旋轉(zhuǎn)動(dòng)能變?yōu)轭l率與電壓穩(wěn)定的電能輸出；飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所發(fā)電能蓄于蓄電池組。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種高初速彈丸發(fā)射裝置，所述裝置能以較高的初速發(fā)射彈丸。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高初速彈丸發(fā)射裝置，包括飛輪、軸承、基座、能源設(shè)備和控制系統(tǒng)；所述飛輪的輪緣設(shè)有裝載彈丸的彈膛，所述飛輪能夠在旋轉(zhuǎn)過程中通過所述彈膛發(fā)射彈丸；所述軸承用于支承所述飛輪旋轉(zhuǎn)；所述基座用于支撐所述軸承和飛輪；所述能源設(shè)備用于驅(qū)動(dòng)所述飛輪旋轉(zhuǎn)和回收所述飛輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能；所述控制系統(tǒng)用于控制所述高初速彈丸發(fā)射裝置各部分協(xié)同工作。優(yōu)選的，所述飛輪為圓輪狀，所述飛輪的輪緣設(shè)有一圈管狀的輪管，所述彈膛為多個(gè)，多個(gè)彈膛相對于所述飛輪的圓心勻稱分布在所述輪管中。優(yōu)選的，所述飛輪設(shè)有從圓心向輪緣的放射狀的加強(qiáng)筋；所述飛輪的外部設(shè)有表面光滑的外殼；所述飛輪由高強(qiáng)度低密度的高強(qiáng)復(fù)合材料制成。優(yōu)選的，所述彈膛包括膛底、彈丸卡扣機(jī)關(guān)、膛下結(jié)構(gòu)和拋射窗；所述膛底與所述飛輪的輪緣相切，用于裝載彈丸；所述彈丸卡扣機(jī)關(guān)用于將所述彈丸卡扣固定在所述膛底，所述彈丸卡扣機(jī)關(guān)的卡扣與解扣由所述控制系統(tǒng)控制；所述膛下結(jié)構(gòu)包括配重塊和托彈簧，彈丸發(fā)射后所述托彈簧將所述配重塊彈入空置的彈膛，或者所述配重塊上方容納多發(fā)彈丸，則所述托彈簧依次將最上方的彈丸彈入空置的彈膛，依次發(fā)射，彈丸全部發(fā)射后，所述托彈簧將所述配重塊彈入空置的彈膛；所述拋射窗設(shè)在所述彈膛前上方的輪管管壁上，所述拋射窗開啟時(shí)彈丸可經(jīng)此發(fā)射出去，所述拋射窗的開啟與關(guān)閉由所述控制系統(tǒng)控制。優(yōu)選的，所述高初速彈丸發(fā)射裝置還包括真空容器，所述飛輪設(shè)在所述真空容器中，所述真空容器設(shè)有抽真空閥、彈丸通道、進(jìn)氣口和導(dǎo)氣管，所述彈丸通道的位置與所述拋射窗的位置相對應(yīng)。優(yōu)選的，在所述飛輪的輪管中，相鄰的兩個(gè)彈膛之間設(shè)有飛輪助推器，用于助推所述飛輪旋轉(zhuǎn)；所述飛輪助推器為高壓氣體噴射器或小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其噴射方向與所述飛輪的輪緣相切；所述輪管在所述飛輪助推器的噴射方向設(shè)有后窗，所述后窗能夠在所述飛輪助推器工作時(shí)開啟。優(yōu)選的，所述軸承為磁懸浮軸承，所述磁懸浮軸承的定子固定在所述基座上；所述磁懸浮軸承設(shè)有磁懸浮軸承控制系統(tǒng)，所述磁懸浮軸承控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器和功率放大器，所述傳感器用于檢測在彈丸發(fā)射過程中所述飛輪的轉(zhuǎn)子的位移參考信號，所述控制器能夠根據(jù)所述位移參考信號控制所述功率放大器，以使所述功率放大器通過控制所述磁懸浮軸承的定子的電磁鐵中電流變化來維持所述飛輪的轉(zhuǎn)子懸浮于規(guī)定位置。優(yōu)選的，所述軸承為滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)壓軸承或氣體動(dòng)壓軸承。優(yōu)選的，所述能源設(shè)備包括動(dòng)力總成、發(fā)電機(jī)、蓄電池和兩個(gè)離合器；所述動(dòng)力總成包括電機(jī)和變速器，所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述飛輪的旋轉(zhuǎn)，所述變速器能夠通過調(diào)整所述電機(jī)和飛輪的傳動(dòng)比來改變所述電機(jī)和飛輪的轉(zhuǎn)速比和轉(zhuǎn)矩比；所述發(fā)電機(jī)用于將所述飛輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并向所述蓄電池充電；兩個(gè)離合器分別設(shè)在所述動(dòng)力總成與飛輪之間以及所述飛輪與發(fā)電機(jī)之間，用于控制所述動(dòng)力總成與飛輪之間以及所述飛輪與發(fā)電機(jī)之間的連接及切離。優(yōu)選的，所述基座固定或可轉(zhuǎn)動(dòng)連接在地基、升降機(jī)、車輛、艦船或飛機(jī)上。優(yōu)選的，所述高初速彈丸發(fā)射裝置發(fā)射彈丸；所述彈丸戰(zhàn)斗裝藥，其頭部為尖銳結(jié)構(gòu)，其尾部設(shè)有尾翼，其設(shè)有推進(jìn)裝置和制導(dǎo)裝置。本發(fā)明還提供了一種用所述的高初速彈丸發(fā)射裝置進(jìn)行的高初速彈丸發(fā)射方法，包括以下步驟：S1.發(fā)射前準(zhǔn)備，檢查確認(rèn)所述能源設(shè)備與所述飛輪之間的離合器均處于斷開狀態(tài)，調(diào)整核準(zhǔn)所述基座的朝向和彈丸的發(fā)射角，選定彈丸的種類和數(shù)量；S2.開啟拋射窗，通過所述飛輪的輪管管壁上的拋射窗將選定的彈丸分別裝進(jìn)對應(yīng)的彈膛，然后關(guān)閉拋射窗；S3.接合所述飛輪與所述能源設(shè)備的動(dòng)力總成之間的離合器，控制動(dòng)力總成驅(qū)動(dòng)所述飛輪加速旋轉(zhuǎn)；S4.當(dāng)所述飛輪旋轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速后，或者立刻準(zhǔn)備發(fā)射彈丸，或者處于備戰(zhàn)待命狀態(tài)，即動(dòng)力總成繼續(xù)維持所述飛輪以預(yù)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)直至需要發(fā)射彈丸時(shí)；S5.所述控制系統(tǒng)控制彈丸發(fā)射，其控制過程為：在所述彈膛旋轉(zhuǎn)達(dá)到設(shè)定發(fā)射角時(shí)拋射窗開啟，彈丸卡扣機(jī)關(guān)解扣，彈丸以所述飛輪輪緣的線速度為初速發(fā)射出去，拋射窗關(guān)閉，所述彈膛的膛下結(jié)構(gòu)的配重塊在托彈簧的作用下被彈入發(fā)射彈丸后空置的彈膛，以維持所述飛輪相對配平；S6.同時(shí)，在彈丸發(fā)射的過程中，磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的傳感器檢測所述飛輪的轉(zhuǎn)子的位移參考信號，磁懸浮軸承控制系統(tǒng)的控制器對所述位移參考信號進(jìn)行分析運(yùn)算，并通過功率放大器控制磁懸浮軸承的定子的電磁鐵中電流變化來維持所述飛輪的轉(zhuǎn)子懸浮于規(guī)定位置；S7.斷開所述飛輪與所述動(dòng)力總成之間的離合器后，接合所述飛輪與所述能源設(shè)備的發(fā)電機(jī)之間的離合器，所述飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能充入蓄電池；S8.當(dāng)所述飛輪停止旋轉(zhuǎn)后，斷開所述飛輪與發(fā)電機(jī)之間的離合器，彈丸發(fā)射結(jié)束；S9.檢查所述高初速彈丸發(fā)射裝置，準(zhǔn)備下次發(fā)射。(三)有益效果本發(fā)明的高初速彈丸發(fā)射裝置通過旋轉(zhuǎn)的飛輪進(jìn)行高初速彈丸發(fā)射，攻擊時(shí)可以增加彈丸射程，縮短單位射程彈丸滯空時(shí)間，提高突發(fā)性、突防性，就是直接打在目標(biāo)上彈丸的速度高造成的毀傷也大；防守時(shí)由于初速高，也有利于追蹤攔截來襲目標(biāo)。本發(fā)明的所述高初速彈丸發(fā)射裝置中飛輪在磁懸浮軸承上旋轉(zhuǎn)摩擦阻力幾乎為零；而空氣阻力本質(zhì)上是物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)物體前方被壓縮空氣的彈力，飛輪圓形、表面光滑，在原地旋轉(zhuǎn)并不壓縮什么前方的空氣，所以空氣阻力很小，加之可置于真空容器中，空氣阻力也幾乎為零；電機(jī)對飛輪施與之力就可集中用于加速飛輪旋轉(zhuǎn)，而不必為克服摩擦阻力、空氣阻力額外做功，節(jié)省能量；同時(shí)，也因?yàn)槟Σ磷枇涂諝庾枇O微，飛輪一旦旋轉(zhuǎn)起來根據(jù)角動(dòng)量守恒定理，飛輪具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量維持其轉(zhuǎn)速不減，這樣，電機(jī)對飛輪的作用力無論大小只要大于其摩擦阻力和空氣阻力，就對已經(jīng)在旋轉(zhuǎn)中的飛輪的轉(zhuǎn)速有繼續(xù)加速的作用，能量高效率地用于使飛輪的轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速；彈丸發(fā)射后，飛輪剩余動(dòng)能還可回收。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中飛輪外部的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中飛輪內(nèi)部的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中彈膛在飛輪輪緣分布的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中彈膛及助推器在飛輪輪緣分布的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中彈膛結(jié)構(gòu)的截面示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中磁懸浮軸承工作的原理圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中飛輪能量提供和回收的原理圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中彈丸發(fā)射的設(shè)定角、發(fā)射角的示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置的截面示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置在真空容器中的截面示意圖。圖中，1：飛輪；2：彈丸；3：彈膛；4：磁懸浮軸承；5：動(dòng)力總成；6：發(fā)電機(jī)；7：蓄電池；8：加強(qiáng)筋；9：輪管；10：膛底；11：拋射窗；12：卡扣機(jī)關(guān)；13：膛下結(jié)構(gòu)；14：彈膛離心線；15：配重塊；16：托彈簧；17：轉(zhuǎn)子；18：定子；19：基座；20：輪緣；21：離合器；22：離合器；23：控制器；24：傳感器；25：功率放大器；26：設(shè)定角；27：發(fā)射角；28：真空容器；29：閥門；30：彈丸通道；31：進(jìn)氣口；32：導(dǎo)氣管；33：飛輪助推器；34：后窗；35：彈丸頭部；36：尾翼；37：旋轉(zhuǎn)方向；38：電機(jī)；39：變速器；40：切線方向；41：噴射器噴口；42：位移參考信號。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。本實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置包括飛輪1、軸承、基座19、能源設(shè)備和控制系統(tǒng)；飛輪1的輪緣20設(shè)有裝載彈丸2的彈膛3，飛輪1能夠在旋轉(zhuǎn)過程中通過彈膛3發(fā)射彈丸2；所述軸承用于支承飛輪1旋轉(zhuǎn)；所述基座用于支撐所述軸承和飛輪1；所述能源設(shè)備用于驅(qū)動(dòng)飛輪1旋轉(zhuǎn)和回收飛輪1旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能；所述控制系統(tǒng)用于控制所述高初速彈丸發(fā)射裝置各部分協(xié)同工作。如圖1-10所示，本實(shí)施例的高初速彈丸發(fā)射裝置中各部分的具體結(jié)構(gòu)如下：如圖1-3所示，飛輪1為圓輪狀，飛輪1內(nèi)部為若干根從中央轉(zhuǎn)軸(或飛輪1的圓心)向周邊輪緣20放射狀排布的加強(qiáng)筋8所支撐，飛輪1外部為表面光滑的外殼所覆蓋，飛輪1的輪緣20外為一圈管狀的輪管9所圍繞，彈膛3為多個(gè)，多個(gè)彈膛3對稱地或勻稱地分布在輪管9中，飛輪1的各部件采用高強(qiáng)度、低密度的高強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成；飛輪1的半徑根據(jù)彈丸2發(fā)射初速的設(shè)計(jì)要求、飛輪1的轉(zhuǎn)速、輪緣20線速度(與彈丸2發(fā)射初速相關(guān))、發(fā)射條件及飛輪1材質(zhì)等因素綜合考慮選定；飛輪1在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，飛輪1通常布置在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，也可在水平平面或與水平面夾一定角度的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。如圖5、8所示，彈膛3包括膛底10、拋射窗11、彈丸卡扣機(jī)關(guān)12和膛下結(jié)構(gòu)13；膛底10為彈丸2放置待發(fā)射處，彈丸2放置在膛底10時(shí)彈頭朝向飛輪1旋轉(zhuǎn)方向37，膛底10在線段CD上，線段CD為膛底10的前后縱向中線稱為膛底線，膛底線CD與飛輪1輪緣20相切，膛底線CD的中點(diǎn)A與飛輪1圓心O的連線OA稱為彈膛離心線14，彈膛離心線14垂直于膛底線CD，即OA⊥CD；彈膛3前上方的輪管9管壁上開有拋射窗11，拋射窗11可以在控制系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))的控制下適時(shí)開合，拋射窗11平時(shí)及飛輪1旋轉(zhuǎn)時(shí)處于閉合狀態(tài)而在裝彈時(shí)或發(fā)射時(shí)開啟，裝彈時(shí)通過拋射窗11可將彈丸2裝進(jìn)彈膛3，發(fā)射時(shí)彈丸2通過拋射窗11射出；彈丸卡扣機(jī)關(guān)12用于將彈丸2卡扣固定在膛底10，并在收到發(fā)射指令時(shí)解除卡扣釋放彈丸2，即卡扣機(jī)關(guān)12解扣；膛下結(jié)構(gòu)13位于膛底10下方，包括配重塊15和托彈簧16，膛下結(jié)構(gòu)13可以分為兩種：用于單發(fā)彈丸的膛下結(jié)構(gòu)(如圖4)和用于多發(fā)彈丸的膛下結(jié)構(gòu)(圖中未顯示，即配重塊15上方容納多發(fā)彈丸)，對于單發(fā)彈丸的情況，彈丸發(fā)射后托彈簧16將配重塊15彈入空置的彈膛3，對于多發(fā)彈丸的情況，托彈簧16依次將最上方的彈丸彈入空置的彈膛3，依次發(fā)射，彈丸全部發(fā)射后，托彈簧16將配重塊15彈入空置的彈膛3；配重塊15略重于彈丸2，在彈丸2發(fā)射后配重塊15被托彈簧16迅速彈人空置的彈膛3，以維持飛輪1旋轉(zhuǎn)相對配平。如圖6、9、10所示，所述軸承為磁懸浮軸承4，用以支承飛輪1的轉(zhuǎn)子17，保持飛輪1高速旋轉(zhuǎn)無接觸、無磨損；磁懸浮軸承4維持轉(zhuǎn)子17高精度定位的性能，可在飛輪1高速旋轉(zhuǎn)及彈丸2發(fā)射過程中使飛輪1的轉(zhuǎn)子17維持其穩(wěn)定懸浮位置不變；磁懸浮軸承4定子18及其本體非轉(zhuǎn)動(dòng)部分，固定在基座19上，通過基座19的支撐和磁懸浮軸承4的支承，飛輪1旋轉(zhuǎn)于某一垂直平面內(nèi)，必要時(shí)也可旋轉(zhuǎn)于水平平面或與水平面夾一定角度的平面內(nèi)；磁懸浮軸承4，必要時(shí)可用某些通過結(jié)構(gòu)改造如變滑動(dòng)軸承為滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)壓軸承、氣體動(dòng)壓軸承等摩擦力減小的軸承代替。如圖7所示，所述能源設(shè)備為飛輪1旋轉(zhuǎn)提供能量和回收飛輪1旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，其包括動(dòng)力總成5、離合器21、離合器22、發(fā)電機(jī)6和蓄電池7；動(dòng)力總成5包括電機(jī)38和變速器39等，用以驅(qū)動(dòng)飛輪1高速旋轉(zhuǎn)，其中電機(jī)38為具有較高功率的高速電機(jī)，變速器39可調(diào)整電機(jī)38對飛輪1的傳動(dòng)比使飛輪1在旋轉(zhuǎn)起步階段轉(zhuǎn)速低于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此得到較大的轉(zhuǎn)矩甚至可大于電機(jī)38轉(zhuǎn)矩的若干倍，到飛輪1高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩甚小而轉(zhuǎn)速極高甚至可高于高速電機(jī)38轉(zhuǎn)速的若干倍；發(fā)電機(jī)6用以將高速旋轉(zhuǎn)的飛輪1的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并向蓄電池7充電；離合器21位于飛輪1與動(dòng)力總成5之間，離合器22位于飛輪1與發(fā)電機(jī)6之間，相當(dāng)于兩個(gè)“動(dòng)力開關(guān)”用以控制飛輪1與動(dòng)力總成5或發(fā)電機(jī)6之間的連接或切離；接合飛輪1與動(dòng)力總成5的離合器21，動(dòng)力總成5驅(qū)動(dòng)飛輪1加速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可進(jìn)入發(fā)射程序，或者繼續(xù)維持高速旋轉(zhuǎn)處于某種戰(zhàn)備值班待發(fā)射狀態(tài)(由于飛輪1圓形、表面光滑，原地旋轉(zhuǎn)空氣阻力甚微，且磁懸浮軸承4摩擦阻力幾無，維持飛輪1高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)38能耗不高)，待目標(biāo)出現(xiàn)再進(jìn)入發(fā)射程序；彈丸2發(fā)射后，斷開飛輪1與動(dòng)力總成5的離合器21，電機(jī)38停止為飛輪1提供能量，飛輪1以其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量高角速度繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，接合飛輪1與發(fā)電機(jī)6的離合器22，飛輪1帶動(dòng)發(fā)電機(jī)6，將飛輪1的動(dòng)能通過發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)化為電能，并向蓄電池7充電；其中，如果某些飛輪1動(dòng)能不必回收，則發(fā)電機(jī)6和蓄電池7可不配備。如圖6、8、10所示，所述控制系統(tǒng)為電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其主要包括磁懸浮軸承控制系統(tǒng)和彈丸發(fā)射控制系統(tǒng)；所述磁懸浮軸承控制系統(tǒng)設(shè)在磁懸浮軸承4上，其包括控制器23、傳感器24和功率放大器25等，控制器23在飛輪1高速旋轉(zhuǎn)和彈丸2發(fā)射過程中可適時(shí)對傳感器24檢測到的飛輪1的轉(zhuǎn)子17位移參考信號42適度運(yùn)算,通過功率放大器25控制磁懸浮軸承4的定子18電磁鐵中電流變化維持飛輪1的轉(zhuǎn)子17懸浮于規(guī)定的位置；所述彈丸發(fā)射控制系統(tǒng)包括對拋射窗11開合、卡扣機(jī)關(guān)12解扣及膛下結(jié)構(gòu)13動(dòng)作的控制，通過設(shè)定角發(fā)射指令執(zhí)行；設(shè)定角26指彈膛離心線(OA)14與通過飛輪1圓心O的水平線的夾角(如圖8所示∠BOA)，其中B為膛底線CD的延長線與通過飛輪1圓心O的水平線的交點(diǎn)，而彈丸2實(shí)際上的發(fā)射角27相當(dāng)于∠OBA，它通常與設(shè)定角26(∠BOA)互為余角，設(shè)定角26在某個(gè)角度范圍內(nèi)比如0°～90°內(nèi)選擇時(shí)相應(yīng)的發(fā)射角27亦在90°～0°范圍中選定(相當(dāng)于炮兵術(shù)語中火炮的一個(gè)高低射界范圍0°～90°)；當(dāng)設(shè)定角發(fā)射指令下達(dá)，只有彈膛3旋轉(zhuǎn)達(dá)到這個(gè)選定的設(shè)定角26時(shí)才執(zhí)行的發(fā)射指令，具體地說，發(fā)射指令在程序設(shè)計(jì)上與彈膛3旋轉(zhuǎn)到這一設(shè)定角26相關(guān)，而發(fā)射指令下達(dá)時(shí)已經(jīng)旋轉(zhuǎn)超過這個(gè)設(shè)定角26或尚未達(dá)到這個(gè)設(shè)定角26的彈膛3均不接受該指令，只有在當(dāng)時(shí)恰好到達(dá)這一角度或隨后旋轉(zhuǎn)到達(dá)這一角度的彈膛3接受指令并發(fā)射彈丸2；發(fā)射角27對于遠(yuǎn)程目標(biāo)可大些，因?yàn)榄h(huán)繞地球的大氣層由里向外逐漸稀薄，空氣阻力主要發(fā)生在地上10～12千米以內(nèi)的對流層，發(fā)射角27大則有利于彈丸2及早迅速達(dá)到并飛行在空氣阻力小(甚至無)的高度，射程則較遠(yuǎn)，而對于較近的水平目標(biāo)發(fā)射角27可小些，因?yàn)閺椡?初速高，有些空氣阻力也不足以影響擊中目標(biāo)；發(fā)射指令可為單發(fā)發(fā)射或多發(fā)發(fā)射的指令，彈膛3接受指令發(fā)射彈丸2即拋射窗11開啟、卡扣機(jī)關(guān)12解扣，彈丸2被釋放而沿通過釋放點(diǎn)與飛輪1輪緣20相切的切線方向40以瞬時(shí)具有的線速度為初速發(fā)射；可以理解，即使其線速度達(dá)到第一宇宙速度，也只是電子運(yùn)行速度的幾萬分之一，電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可精確控制拋射窗11開合、膛下結(jié)構(gòu)13動(dòng)作，配合卡扣機(jī)關(guān)11解扣，進(jìn)行彈丸2發(fā)射。如圖9所示，基座19與其下方的地基(圖中未顯示)活動(dòng)連接或永久固定；基座19的朝向與飛輪1旋轉(zhuǎn)拋射彈丸2的朝向相關(guān)，基座19的朝向可以在東西南北360°(相當(dāng)于炮兵術(shù)語中火炮的方向射界360°)的范圍內(nèi)根據(jù)實(shí)際需要選定，基座19的朝向的定位可以是臨時(shí)的或長期的；基座19朝向的定位結(jié)合設(shè)定角發(fā)射指令中設(shè)定角26和發(fā)射角27彈丸2的發(fā)射方向即被確定；基座19亦可固定在某種升降機(jī)上，平時(shí)置于發(fā)射井底，戰(zhàn)時(shí)升至井上；基座19還可以安裝在車、船或飛機(jī)上，車載、艦載或機(jī)載發(fā)射；動(dòng)力總成5、發(fā)電機(jī)6等可安裝在基座上，近旁設(shè)施上，或車、船、機(jī)上。如圖10所示，飛輪1可置于真空容器28之中，以更進(jìn)一步減少飛輪1在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)與空氣的摩擦；真空容器28一側(cè)設(shè)有閥門29作抽真空用；真空容器28器壁與彈丸2發(fā)射的飛行軌跡相重合部位設(shè)有彈丸通道30，真空容器28下方設(shè)有進(jìn)氣口31和導(dǎo)氣管32，彈丸2發(fā)射前一瞬間，在電子計(jì)算機(jī)彈丸發(fā)射系統(tǒng)控制下進(jìn)氣口31首先開啟，大氣經(jīng)進(jìn)氣口31沿導(dǎo)氣管32順飛輪1旋轉(zhuǎn)方向37沖進(jìn)真空容器28，隨即幾乎在彈丸2發(fā)射的同時(shí)彈丸通道30自動(dòng)敞開供彈丸2穿過；彈丸2發(fā)射后進(jìn)氣口31和彈丸通道30閉合，再經(jīng)閥門29將真空容器28抽成真空；此外，置于真空容器28之中的飛輪1的某些結(jié)構(gòu)必要時(shí)可略作更改，比如封閉的輪管20可以敞開以便放置將被發(fā)射的彈丸2或有效載荷，空氣都不存在了，空氣阻力不是主要問題。如圖3、4所示，相鄰的彈膛3之間間隔區(qū)段輪管9空置，或在間隔區(qū)段輪管9中裝置飛輪助推器33；飛輪助推器33為高壓氣體噴射器，高壓氣體從噴射器噴口41噴出的方向與飛輪1旋轉(zhuǎn)方向37相反在以噴口41為切點(diǎn)的飛輪1輪緣20的切線上；與高壓氣體噴射方向?qū)?yīng)的輪管9管壁開有后窗34，后窗34通常閉合，只在助推器33工作時(shí)才同步開啟；在某些飛輪1周圍環(huán)境空曠安全的情況下，助推器33也可為小型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)；助推器33在所述彈丸發(fā)射系統(tǒng)控制下在彈丸2發(fā)射前適時(shí)啟動(dòng)工作，助推飛輪1達(dá)到更高轉(zhuǎn)速，以進(jìn)一步提高彈丸2發(fā)射初速。如圖5所示，彈丸2的結(jié)構(gòu)、功能類似于炮彈彈丸或?qū)棌楊^(戰(zhàn)斗部裝藥)；彈丸2頭部35尖銳以利于減少空中飛行時(shí)的空氣阻力，彈丸2可有尾翼36以穩(wěn)定飛行方向，彈丸2可類似火箭增程彈自帶火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以附加推力、增加射程，彈丸2可類似制導(dǎo)炮彈攜制導(dǎo)裝置，在飛行的末端精確制導(dǎo)，與高初速彈丸發(fā)射裝置相應(yīng)的制導(dǎo)系統(tǒng)相匹配；彈丸2毀傷目標(biāo)的能源可同于炮彈或?qū)棏?zhàn)斗裝藥，可裝備有控制、突防裝置；除上述外，高初速彈丸發(fā)射裝置還可根據(jù)需要發(fā)射某些其他有效載荷。根據(jù)本實(shí)施例所述的高初速彈丸發(fā)射裝置，可以實(shí)現(xiàn)一種高初速彈丸發(fā)射方法，所述發(fā)射方法包括以下步驟：S1.發(fā)射前準(zhǔn)備：檢查確認(rèn)飛輪1與動(dòng)力總成5和發(fā)電機(jī)6之間的離合器21和離合器22均處于斷開狀態(tài)，調(diào)整核準(zhǔn)基座19朝向和設(shè)定角發(fā)射指令符合發(fā)射預(yù)案，選擇確定將要發(fā)射的彈丸2的種類、數(shù)量；S2.開啟拋射窗11，通過拋射窗11將發(fā)射預(yù)案確定的彈丸2品種和數(shù)量分別裝進(jìn)相關(guān)的彈膛3，然后關(guān)閉拋射窗11；S3.接合飛輪1與動(dòng)力總成5之間的離合器21，動(dòng)力總成5驅(qū)動(dòng)飛輪1加速旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速；S4.飛輪1旋轉(zhuǎn)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速后，或者立刻下達(dá)設(shè)定角發(fā)射指令，或者處于戰(zhàn)備值班、待命狀態(tài)，即動(dòng)力總成5繼續(xù)維持飛輪1高速旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待目標(biāo)出現(xiàn)下達(dá)設(shè)定角發(fā)射指令；S5.設(shè)定角發(fā)射指令下達(dá)的當(dāng)時(shí)或隨后旋轉(zhuǎn)到達(dá)設(shè)定角26(即相應(yīng)的反射角27)的彈膛3在所述彈丸發(fā)射控制系統(tǒng)控制下執(zhí)行發(fā)射指令：拋射窗11開啟，卡扣機(jī)關(guān)12解扣，彈丸2以飛輪1輪緣20線速度為初速發(fā)射出去，彈丸2發(fā)射后所述托彈簧16將所述配重塊15彈入空置的彈膛3；對于多發(fā)彈丸的情況，所述托彈簧16依次將最上方的彈丸2彈入空置的彈膛3，依次發(fā)射，彈丸2全部發(fā)射后，所述托彈簧16將所述配重塊15彈入空置的彈膛3；拋射窗11關(guān)閉；S6.在彈丸2發(fā)射過程中，電子計(jì)算機(jī)磁懸浮軸承4控制系統(tǒng)的控制器23適時(shí)對傳感器24檢測到的飛輪1的轉(zhuǎn)子17位移參考信號42適度運(yùn)算,通過功率放大器25控制磁懸浮軸承定子18電磁鐵中電流變化維持飛輪1的轉(zhuǎn)子17懸浮于規(guī)定的位置；S7.斷開飛輪1與動(dòng)力總成5的離合器21，飛輪1不再被電機(jī)38驅(qū)動(dòng)但仍然擁有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)速甚高；接合飛輪1與發(fā)電機(jī)6的離合器22，飛輪1帶動(dòng)發(fā)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)、發(fā)電，飛輪1旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能充人蓄電池7；S8.隨著飛輪1旋轉(zhuǎn)動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為電能飛輪1轉(zhuǎn)速逐漸減慢，到飛輪1所具有的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能充人蓄電池7，飛輪1轉(zhuǎn)動(dòng)停止，斷開飛輪1與發(fā)電機(jī)6的離合器22；S9.檢查、休整高初速彈丸發(fā)射裝置，準(zhǔn)備下一次發(fā)射；其中，位于發(fā)射井底的基座19連同高初速彈丸發(fā)射裝置在S1準(zhǔn)備發(fā)射階段升至井上，位于車、船之上的車載或艦載發(fā)射裝置在S1準(zhǔn)備發(fā)射階段根據(jù)車、船情況做相應(yīng)準(zhǔn)備；其中，在相鄰的彈膛3之間間隔區(qū)段輪管9中裝置飛輪助推器33的案例，在步驟S4飛輪1旋轉(zhuǎn)在預(yù)定轉(zhuǎn)速后在步驟S5設(shè)定角發(fā)射指令下達(dá)前一刻，在所述彈丸發(fā)射控制系統(tǒng)的控制下后窗34開啟，助推器33發(fā)動(dòng)，助推飛輪1達(dá)到更高轉(zhuǎn)速，以進(jìn)一步提高彈丸2發(fā)射初速，隨即下達(dá)設(shè)定角發(fā)射指令，并在彈丸2發(fā)射后助推器33停止工作、后窗34關(guān)閉；其中，具有真空容器28的高初速彈丸發(fā)射裝置，在步驟S5彈丸2發(fā)射前一瞬間，在電子計(jì)算機(jī)彈丸發(fā)射系統(tǒng)控制下進(jìn)氣口31開啟，大氣沿導(dǎo)氣管32順飛輪1旋轉(zhuǎn)方向37沖進(jìn)真空容器28，彈丸通道30自動(dòng)敞開，彈丸2經(jīng)此發(fā)射后進(jìn)氣口31和彈丸通道30閉合，再經(jīng)閥門29將真空容器28抽成真空；其中，對于某些飛輪1動(dòng)能不必回收、并未配備發(fā)電機(jī)6和蓄電池組7的案例，在步驟S7斷開飛輪1與動(dòng)力總成5的離合器21后等待飛輪1轉(zhuǎn)動(dòng)減速、停止，直接轉(zhuǎn)入步驟S9。本發(fā)明的高初速彈丸發(fā)射裝置通過旋轉(zhuǎn)的飛輪進(jìn)行高初速彈丸發(fā)射，攻擊時(shí)可以增加彈丸射程，縮短單位射程彈丸滯空時(shí)間，提高突發(fā)性、突防性，就是直接打在目標(biāo)上彈丸的速度高造成的毀傷也大；防守時(shí)由于初速高，也有利于追蹤攔截來襲目標(biāo)。本發(fā)明的所述高初速彈丸發(fā)射裝置中飛輪在磁懸浮軸承上旋轉(zhuǎn)摩擦阻力幾乎為零；而空氣阻力本質(zhì)上是物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)物體前方被壓縮空氣的彈力，飛輪圓形、表面光滑，在原地旋轉(zhuǎn)并不壓縮什么前方的空氣，所以空氣阻力很小，加之可置于真空容器中，空氣阻力也幾乎為零；電機(jī)對飛輪施與之力就可集中用于加速飛輪旋轉(zhuǎn)，而不必為克服摩擦阻力、空氣阻力額外做功，節(jié)省能量；同時(shí)，也因?yàn)槟Σ磷枇涂諝庾枇O微，飛輪一旦旋轉(zhuǎn)起來根據(jù)角動(dòng)量守恒定理，飛輪具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量維持其轉(zhuǎn)速不減，這樣，電機(jī)對飛輪的作用力無論大小只要大于其摩擦阻力和空氣阻力，就對已經(jīng)在旋轉(zhuǎn)中的飛輪的轉(zhuǎn)速有繼續(xù)加速的作用，能量高效率地用于使飛輪的轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，達(dá)到很高的轉(zhuǎn)速；彈丸發(fā)射后，飛輪剩余動(dòng)能還可回收。本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。