出品：科普中國

作者：鴻爪雪梨

策劃：武玥彤

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

在各種概念武器設(shè)計和電影、動漫中，“電磁炮”一詞已成為高科技武器的代名詞，科幻版的電磁炮與火藥武器相比，簡直是代際的差距，二者的殺傷效果完全不再一個層次，配以極具未來感的發(fā)射裝置，使得電磁發(fā)射成為了許多軍迷關(guān)注的熱點。

電磁發(fā)射技術(shù)是一種新概念軍事技術(shù)，其借助電磁力做功，將電磁能轉(zhuǎn)化為彈丸的動能，完成各種作戰(zhàn)任務(wù)。與常規(guī)火炮化學(xué)發(fā)射方式相比，電磁發(fā)射方式具有明顯的優(yōu)勢。電磁發(fā)射能提供較大動能，彈丸速度快，精度高，射程遠(yuǎn)，威力大；發(fā)射過程不易受到干擾，無噪聲、無煙霧效應(yīng)產(chǎn)生，武器系統(tǒng)生存能力強(qiáng)此外，其炮彈體積小，質(zhì)量輕，這樣可顯著提高武器系統(tǒng)的攜彈量，減少后勤負(fù)擔(dān)。因此，其軍事應(yīng)用潛力非常大，在未來武器系統(tǒng)的發(fā)展計劃中己成為越來越重要的部分。

圖1 《變形金剛》中出現(xiàn)的艦載電磁炮（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

常規(guī)身管型發(fā)射器（如火炮）的極限初速受裝藥量、發(fā)射藥成分和發(fā)射器材料等限制，只能達(dá)到1.6km/s左右?；瘜W(xué)火箭也只有多級使用才能達(dá)到超高速度。但是有效載荷與自重相比常達(dá)到1:100，需要大量價格昂貴的推進(jìn)劑。

與之相比，電磁彈射發(fā)射技術(shù)中彈丸速度不受推進(jìn)劑燃?xì)饴曀傧拗?，能夠加速至每秒幾千米甚至是更高的速度，推重比大且成本低廉，若發(fā)射同樣的有效載荷，其成本僅為化學(xué)火箭的1/10～1/50。近年來，電磁發(fā)射技術(shù)發(fā)展十分迅速，世界上許多發(fā)達(dá)國家都十分重視這項技術(shù)的研發(fā)。

20世紀(jì)70年代，澳大利亞堪培拉國立大學(xué)試驗廠第一門電磁炮(軌道炮)將3g重的塑料塊加速到6km/s的速度，顯示了電磁發(fā)射武器的潛力。從此，電磁發(fā)射技術(shù)在軍事上的應(yīng)用成為研究熱點。

圖2 電磁發(fā)射示意圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

美國海軍的新概念武器研究由海軍研究局(ONR，office of naval research)負(fù)責(zé)，2003年4月，美、英一起成功完成了90mm圓口徑電磁軌道炮的海上演示驗證，彈丸速度達(dá)到2500m/s，炮口動能約8MJ。

美國桑迪亞國家實驗室(SNL)和洛馬公司共同開發(fā)一種新型的導(dǎo)彈助推裝置——電磁導(dǎo)彈助推器(EML)，并于2004年12月14日利用EML成功地將649kg重的試驗樣機(jī)推進(jìn)到7.3m的高度，最大速度達(dá)到12m/s，驗證了利用電磁線圈發(fā)射技術(shù)彈射導(dǎo)彈的可行性。

2010年12月10日，美國海軍達(dá)爾格倫對地作戰(zhàn)中心成功地進(jìn)行了兩次電磁炮試射。在試射中，電磁炮的炮彈速度最快達(dá)到5倍音速，射程可達(dá)約200km.第一次試射產(chǎn)生了創(chuàng)記錄的3300萬焦耳能量。美國海軍官員稱，3300萬焦耳試射成功意味著美國海軍將可在200km外向敵方發(fā)射炮彈。兩次試射的成功，標(biāo)志著其發(fā)展電磁炮“三步走”計劃已實現(xiàn)了第二步目標(biāo)。

2017年，美國召開定向能峰會，提出重點研究定向能武器作戰(zhàn)部署，2018年，美國國會批準(zhǔn)了約24億美元用于對包括電磁軌道炮在內(nèi)的新型武器技術(shù)的研發(fā)；在電磁軌道炮技術(shù)發(fā)展過程中，美國多措并舉，不斷推進(jìn)技術(shù)成熟度和實戰(zhàn)水平的演進(jìn)。

圖3 美國單發(fā)型電磁炮的原型機(jī)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

電磁發(fā)射的重點和難點在于，高速發(fā)射和強(qiáng)電磁環(huán)境下，現(xiàn)役導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及其中電子元器件的可靠性表現(xiàn)不佳，且發(fā)射組件的損耗和失效很快，導(dǎo)致單次試驗發(fā)射成本較高。同時發(fā)射系統(tǒng)的小型化以及電源功率也是難題之一。

在近半個世紀(jì)，美國陸軍、海軍及NASA從未中斷電磁發(fā)射方面的研究，長期持續(xù)不斷的研究和積累，造就了美國在電磁發(fā)射領(lǐng)域的一枝獨秀。目前據(jù)公開報道，電磁發(fā)射技術(shù)涉及到的各項關(guān)鍵技術(shù)均已有解決途徑。預(yù)計將在本世紀(jì)逐步走向武器化，在軍事領(lǐng)域?qū)@得廣泛應(yīng)用。

軍事小百科：電磁發(fā)射技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)發(fā)射技術(shù)，具有適應(yīng)性廣、能力可控性好，能量轉(zhuǎn)化率高，安全性好的優(yōu)點，能夠大幅度提高武器的作戰(zhàn)性能，在導(dǎo)彈發(fā)射領(lǐng)域，因其可以大幅提高發(fā)射初速、提高射程并減小發(fā)射無效載荷，在導(dǎo)彈上的運用優(yōu)點也非常突出。