出品：科普中國(guó)
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(jì)和電影、動(dòng)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(jiǎn)直是代際的差距，二者的殺傷效果完全不再一個(gè)層次，配以極具未來(lái)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(diǎn)。
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(dòng)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(shì)。電磁發(fā)射能提供較大動(dòng)能，彈丸速度快，精度高，射程遠(yuǎn)，威力大；發(fā)射過(guò)程不易受到干擾，無(wú)噪聲、無(wú)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(lái)武器系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃中己成為越來(lái)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(lái)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(jí)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?jī)r(jià)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(lái)，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(guó)家都十分重視這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)。
20世紀(jì)70年代，澳大利亞堪培拉國(guó)立大學(xué)試驗(yàn)廠(chǎng)第一門(mén)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(diǎn)。
圖2 電磁發(fā)射示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
美國(guó)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(yàn)證，彈丸速度達(dá)到2500m/s，炮口動(dòng)能約8MJ。
美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SNL)和洛馬公司共同開(kāi)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(yàn)樣機(jī)推進(jìn)到7.3m的高度，最大速度達(dá)到12m/s，驗(yàn)證了利用電磁線(xiàn)圈發(fā)射技術(shù)彈射導(dǎo)彈的可行性。
2010年12月10日，美國(guó)海軍達(dá)爾格倫對(duì)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(wàn)焦耳能量。美國(guó)海軍官員稱(chēng)，3300萬(wàn)焦耳試射成功意味著美國(guó)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(jì)劃已實(shí)現(xiàn)了第二步目標(biāo)。
2017年，美國(guó)召開(kāi)定向能峰會(huì)，提出重點(diǎn)研究定向能武器作戰(zhàn)部署，2018年，美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)了約24億美元用于對(duì)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(guò)程中，美國(guó)多措并舉，不斷推進(jìn)技術(shù)成熟度和實(shí)戰(zhàn)水平的演進(jìn)。
圖3 美國(guó)單發(fā)型電磁炮的原型機(jī)（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
電磁發(fā)射的重點(diǎn)和難點(diǎn)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(yàn)發(fā)射成本較高。同時(shí)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(gè)世紀(jì)，美國(guó)陸軍、海軍及NASA從未中斷電磁發(fā)射方面的研究，長(zhǎng)期持續(xù)不斷的研究和積累，造就了美國(guó)在電磁發(fā)射領(lǐng)域的一枝獨(dú)秀。目前據(jù)公開(kāi)報(bào)道，電磁發(fā)射技術(shù)涉及到的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)均已有解決途徑。預(yù)計(jì)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(diǎn)，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(wú)效載荷，在導(dǎo)彈上的運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)也非常突出。
來(lái)源： 科普中國(guó)-軍事科技前沿
