 電磁軌道炮結構原理示意圖  電磁軌道炮發射裝置與電容器  7兆焦電磁軌道炮射彈圖像  32兆焦電磁軌道炮炮彈出炮口瞬間 ●冷兵器時代，利用原始機械拋射物體，速度只有每秒幾十米； ●熱兵器時代，利用化學能的火炮可以使彈丸初速達到1.8千米/秒； ●目前，利用電能的電磁炮可將彈丸加速到2.5千米/秒，這還遠非極限。 且看海軍裝備研究院高級工程師張世英為您講述—— 【新聞提示】 去年底，美海軍再次成功進行了電磁軌道炮（下文簡稱電磁炮）試驗，標志著其發展電磁炮“三步走”計劃已實現了第二步目標。它還傳遞了一個信息：在不久的將來，電磁發射技術將再次改寫人類的兵器史、戰爭史�；蛟S，傳統火炮將走向終結。以電能為動力的電磁炮必將讓“戰爭之王”煥然一新。
了不起：速度超過5倍音速，射程達200公里 去年12月中旬，美國海軍成功試射了。法新社報道，其速度超過5倍音速，射程達200公里。而最搶眼之處是，其炮口動能創造了一個新高，達到33兆焦耳。一兆焦耳的能量相當于一輛一噸左右重的車以160公里的時速撞向一堵墻。 這一幕似曾相識。電影《變形金剛2》中有個情節，美軍最后動用了一件神秘兵器，從戰艦上發射了超高速炮彈，對金字塔頂的“大力神”予以毀滅性打擊。該武器就是新概念動能武器——電磁炮。 這種新型武器的動力來自電流，其作戰原理是讓“非爆炸性子彈”沿著彈道超音速沖向敵方目標。據美聯社報道，裝備新型電磁炮可以讓美軍艦隊在更安全的海域射擊敵方目標，且具有極大的破壞力。 外行看熱鬧，內行看門道。這次試射，足以令已有600多歲高齡的傳統火炮“坐臥不安”。 多年來，傳統火炮一直在改進之中，但已沒有多少潛力可挖掘，特別是兩項重要指標——炮彈初速和炮口動能已近極限。由于它使用固體火藥，受火藥燃氣的膨脹速度限制，其炮彈初速度在理論上很難超過2千米/秒。而隨著新技術的發展，電磁炮輕而易舉地將這一紀錄改寫：目前試驗性電磁炮已可將彈丸加速到10.10千米/秒——這還遠非電磁炮的真正實力。 其實，美國國防科學委員會早在25年前就“警告”傳統火炮：未來的高性能武器，必然以電能為基礎。 這個說法當然有原因。與傳統火炮相比，電磁炮優勢明顯： 炮彈速度非常高�？梢园褟椡杓铀俚綆资酌棵氲某咚�，而且射程可與導彈相媲美。這樣就大大縮短了炮彈飛行時間，提高了對運動目標的命中精度和摧毀能力。 能量成本低。常規化學炮的化學能轉換效率大約只有20%左右，產生每兆焦耳能量需要10美元左右成本；而電磁炮只需要0.1美元左右，其電能與動能轉換效率理論上最高可達50%。 炮管可以設計成方形、橢圓形等，并可采取靈活的炮彈結構形式，而且不像傳統火炮發射時炮口火焰、噪音及后坐力那么大，炮兵陣地隱蔽性更好。 此外，電磁炮的炮彈尺寸和質量小，有利于增加彈藥基數；電能也比火藥更容易控制，使用更加安全可靠。 這足以令傳統火炮相形見絀�？梢灶A測，電磁炮將終結“傳統火炮時代”，賦予“戰爭之王”新面貌。 人們更關注的不是電磁炮本身，而是隨之而來的電能武器時代，這必將開啟兵器歷史的新紀元。 不新鮮：“孕育”發展百余年，歷盡艱辛仍未“長成” 電磁炮不是“新生兒”，在動搖傳統火炮地位的過程中，它已積攢了百余年氣力。 事實上，電磁炮的結構和原理并不復雜，與傳統火炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同，它是利用電磁發射技術制成的一種動能殺傷武器。本文所說的電磁軌道炮只是電磁炮的一個分支，但發展最為迅速，所以人們通常簡稱電磁軌道炮為電磁炮。 電磁軌道炮通過給一對平行的長導軌注入脈沖電流，在導軌間產生磁場。導軌之間有一個可以沿軌道滑動的金屬體，它通電后在軌道間磁場作用下不斷加速，最后發射出去。 然而，原理簡單卻不代表研制和使用簡單，電磁炮的研制已有100多年歷史了，經歷了比其他新生事物更艱難曲折的發展歷程。 且不提啟蒙者和其他先驅，第一個明確提出電磁炮概念，并堅持長期試驗的是挪威科學家伯克蘭，他早在1901年就制成了第一個電磁線圈炮，把0.5公斤的炮彈加速到500米/秒。1903年，又把10公斤的物體加速到100米/秒。 他的這一小步，在當時已經相當了不起，讓人看到了電磁炮光明的未來，激起更多科學家和軍事家的興趣。只是后來，伯克蘭意識到無法獲得理想的動力——強大的脈沖電源，不得不放棄了研究。 二戰期間，德國和日本都曾積極研制電磁炮。特別是德國，迫切需要新式武器扭轉戰局。1945年，漢斯勒取得了炮彈初速1210米/秒的成果。戰后，該電磁炮落在了美軍手里。但能源供應問題和軌道材料問題仍不好解決，研究陷入困境。 上世紀80年代，美國提出了“星球大戰”計劃，其中電磁炮被指望用于摧毀對方的太空目標以及攔截彈道導彈。雖然隨著“冷戰”的結束，“星球大戰”計劃壽終正寢，然而電磁炮的研發計劃和技術進展，卻為日后美海軍電磁炮的快速發展奠定了基礎。 2004年，美國海軍成功進行了電磁炮發射試驗；2008年的試驗以2500米/秒的速度發射了重約3公斤的炮彈，根據計算炮彈可擊中370公里外的目標，而傳統軍艦火炮射程只有幾十公里。 當然，關注電磁炮的不只是美國一家。俄、日、法、德、以等國家都在投入人力、物力和財力進行研究�？墒�，仍有不少技術難點需要解決，有些還是制約其實戰化的關鍵。 一是如何能重復使用。高發射速度和炮口動能對軌道的損傷是致命的，要求其軌道材料必須有足夠的強度和剛度，必須能承受強大電流。 二是高功率脈沖電源技術。高功率脈沖電源的主要功能是為發射裝置提供能量，目前的主要技術瓶頸是小型化問題。 三是開關問題。在極短時間內把存儲的能量釋放出來，一個關鍵部件就是大功率開關。 此外，還要考慮制導炮彈發射后，彈丸的穩定飛行、制導與控制的有效性等關鍵因素�？傊�，電磁炮已經100多歲了，但至今還未“長成”。 看未來：必將走入21世紀的主戰場，迎來自己的春天 兵器的發展經歷了從冷兵器向熱兵器轉變的過程，帶來了革命性變化。而以電磁炮為代表的電能武器，將成為兵器發展史上又一革命性的里程碑。 電磁炮以其獨特的發射方式，在高初速、遠射程和快速打擊等方面顯現出無可比擬的優勢，可承擔海上火力支援、陸上遠程火力壓制、反坦克（裝甲）和打擊臨近空間作戰平臺等使命任務，其應用范圍涉及到海、陸、空三軍。 在陸軍方面，使用電磁炮作遠程打擊，即使只用3千米/秒的彈丸速度，也是常規火炮的2-3倍，可大大提高射程，把電磁炮作為坦克炮或反坦克炮前景都非常好。 在海軍方面，艦載電磁炮可作為海上火力支援裝備，承擔對岸上目標的遠程精確打擊等戰術使命，還可用電磁炮對付高性能反艦導彈，用以防空和對付掠海導彈。利用其彈丸質量小、速度高、射速快的特點，可以大大提高防空效能。 在航天發射方面，電磁炮可以替代運載火箭的第一級，發射衛星、航天飛機和星際探測器等。 此外，它還具有一些潛在的戰略使用價值，如打擊位于臨近空間的作戰平臺目標等。 2001年11月，美國海軍召開了電磁炮發展研討會，制定了一個三步走計劃：第一步（2005年前），研制炮口動能為8兆焦的樣機；第二步（2005～2011年），研制炮口動能為32兆焦的樣機，初速要大于2500米/秒；第三步，開展炮口動能為64兆焦的電磁炮型號樣機研制工作，為在2020～2025年裝備電磁炮鋪平道路。 盡管曾經命運多舛，盡管前面的路途坎坷依然，電磁炮走入21世紀主戰場的步伐已不可阻擋，它必將迎來自己的春天。
傳統火炮VS電磁炮 炮彈初速度 火炮很難超過2千米/秒，電磁炮可達幾十千米/秒 射程 火炮最遠為185千米，電磁炮為370千米 炮口動能 火炮為20兆焦耳，電磁炮為32-64兆焦耳 產生每兆焦耳能量成本 火炮需要10美元，電磁炮需要0.1美元 能量轉換效率 火炮化學能轉換效率僅20%，電磁炮電能轉換效率達50% 飛行速度對比 戰斧巡航導彈 245米/秒 聲音速度 340米/秒 一般步槍子彈 710米/秒 一般艦炮彈丸 900米/秒 電磁炮彈丸 2500米/秒 (責任編輯：國防教育) |
