出品：科普中國
作者：鴻爪雪梨
策劃：武玥彤
監(jiān)制：光明網科普事業(yè)部
在各種概念武器設計和電影、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注的熱點。
電磁發(fā)射技術是一種新概念軍事技術，其借助電磁力做功，將電磁能轉化為彈丸的動能，完成各種作戰(zhàn)任務。與常規(guī)火炮化學發(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，威力大；發(fā)射過程不易受到干擾，無噪聲、無煙霧效應產生，武器系統生存能力強此外，其炮彈體積小，質量輕，這樣可顯著提高武器系統的攜彈量，減少后勤負擔。因此，其軍事應用潛力非常大，在未來武器系統的發(fā)展計劃中己成為越來越重要的部分。
圖1 《變形金剛》中出現的艦載電磁炮（圖片來自網絡）
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，只能達到1.6km/s左右?；瘜W火箭也只有多級使用才能達到超高速度。但是有效載荷與自重相比常達到1:100，需要大量價格昂貴的推進劑。
與之相比，電磁彈射發(fā)射技術中彈丸速度不受推進劑燃氣聲速限制，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，其成本僅為化學火箭的1/10～1/50。近年來，電磁發(fā)射技術發(fā)展十分迅速，世界上許多發(fā)達國家都十分重視這項技術的研發(fā)。
20世紀70年代，澳大利亞堪培拉國立大學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)射技術在軍事上的應用成為研究熱點。
圖2 電磁發(fā)射示意圖（圖片來自網絡）
美國海軍的新概念武器研究由海軍研究局(ONR，office of naval research)負責，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)一種新型的導彈助推裝置——電磁導彈助推器(EML)，并于2004年12月14日利用EML成功地將649kg重的試驗樣機推進到7.3m的高度，最大速度達到12m/s，驗證了利用電磁線圈發(fā)射技術彈射導彈的可行性。
2010年12月10日，美國海軍達爾格倫對地作戰(zhàn)中心成功地進行了兩次電磁炮試射。在試射中，電磁炮的炮彈速度最快達到5倍音速，射程可達約200km.第一次試射產生了創(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，標志著其發(fā)展電磁炮“三步走”計劃已實現了第二步目標。
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，美國國會批準了約24億美元用于對包括電磁軌道炮在內的新型武器技術的研發(fā)；在電磁軌道炮技術發(fā)展過程中，美國多措并舉，不斷推進技術成熟度和實戰(zhàn)水平的演進。
圖3 美國單發(fā)型電磁炮的原型機（圖片來自網絡）
電磁發(fā)射的重點和難點在于，高速發(fā)射和強電磁環(huán)境下，現役導彈的結構強度以及其中電子元器件的可靠性表現不佳，且發(fā)射組件的損耗和失效很快，導致單次試驗發(fā)射成本較高。同時發(fā)射系統的小型化以及電源功率也是難題之一。
在近半個世紀，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)射領域的一枝獨秀。目前據公開報道，電磁發(fā)射技術涉及到的各項關鍵技術均已有解決途徑。預計將在本世紀逐步走向武器化，在軍事領域將獲得廣泛應用。
軍事小百科：電磁發(fā)射技術區(qū)別于傳統發(fā)射技術，具有適應性廣、能力可控性好，能量轉化率高，安全性好的優(yōu)點，能夠大幅度提高武器的作戰(zhàn)性能，在導彈發(fā)射領域，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，在導彈上的運用優(yōu)點也非常突出。
來源： 科普中國-軍事科技前沿
