電磁炮，動能為王

有一種炮，能把一個“鐵坨坨”扔到400公里遠的地方，并且把一棟大廈夷為平地。

有一種炮，能用一個雞蛋那么重的彈丸輕松打穿2公分半厚的鋼板。

有一種炮，它發射的炮彈擁有第一宇宙速度，可以像洲際導彈那樣穿出大氣層，再人大氣層，在勢能和動能之間來回切換。

這不是科幻，這是美國陸軍實驗室制造的“超現實”。而根據英國軍事專家的預測，再等十年，我們就能看到安裝這種主炮的全電驅逐艦向視距外目標開火，就能看到安裝這種主炮的新型坦克用它撕裂對手的復合裝甲。

這就是電磁炮，動能為王。

我們正生活在電磁炮時代來臨的前夜。

用電的“巴黎大炮”

1918年3月23日7時20分，巴黎市民被一陣巨響驚醒了。這地動山搖的聲響伴隨著滾滾濃煙，每隔15-20分鐘就在塞納河畔響起，一直持續到下午。整個巴黎人心惶惶，人們并不知道，給他們送來死亡的是一門超級火炮。這就是戰爭史上赫赫有名的“巴黎大炮”。

“巴黎大炮”沒有改變戰爭的結局，但這并不妨礙它成為身管火炮發展史上的里程碑。36米長的身管，172的長徑比，375噸的全重，“巴黎大炮”付出了機動性與可靠性的沉重代價摸到了化學能火炮射程的極限。

90年后，2008年1月1日上午，美國海軍達爾格倫水面作戰研究中心，一門試驗型號的電磁把炮彈以7倍音速(約每秒2500米)“扔”了出去，炮口動能高達創記錄的10.68兆焦耳。根據計算，炮彈將在發射后一分鐘內穿出大氣層，4分鐘后再人大氣層，以5倍音速擊中近400公里外的目標。

電磁線圈輕松突破了高能發射藥所無法企及的火炮射程天花板。7倍音速意味著什么?比傳說中的“曙光女神”高超音速偵察機更快，差不多是目前各國制式155毫米榴彈炮炮口初速的兩倍。在古龍的武俠小說里，有這么一句話：“有招皆可破，唯快不破”，電磁炮就是唯快不破的明日戰爭利器。

萬能武器

電磁炮簡直就是天生的“萬能武器”，且不說它利用電磁力所做的功作為發射能量，不會產生強大的沖擊波和彌漫的煙霧，因而具有良好的隱蔽性。單單它的多用途，就足以讓其他武器汗顏。

超高的炮口動能意味著更快的速度和末端存速，動能是擊碎坦克裝甲的最好武器。尤馬靶場的試驗證明，質量僅50克、速度為3公里/秒的炮彈，可穿透25.4毫米厚的裝甲。如果換成質量更大的長桿穿甲彈呢?計算機模擬已經證明，電磁炮對復合裝甲和反應裝甲的穿透力幾乎“無解”。主戰坦克的噩夢就要開始了。

超遠射程使電磁炮成為曲射壓制火炮的最佳選擇。400公里的射程加上全程計算機控制，以及制導套件賦予的高精度足以使地面炮兵成為真正的“超視距火力支援者”。

電磁炮的高初速還使他成為反導武器的天然候選，尤其是考慮到它與“愛國者”相比成本是如此的低廉。一旦裝載在天基平臺上，那“天網”就不會只是一個美好的愿望。

美軍認為可用電磁炮代替高射武器和防空導彈遂行防空任務。他們正在研制長7.5米、發射速度為500發/分、射程達幾十公里的電磁炮，準備替代艦上的“密集陣”防空系統。

電磁編年史

19世紀，英國科學家法拉第發現，如果讓導線在磁場中作切割磁力線的運動，導線上會產生電流，而如果給位于磁場中的導線通電，則這根導線將會受到一個力的推動。這就是著名的法拉第電磁感應定律。今天，那些在尤馬靶場實驗電磁炮的美國科學家要感謝法拉第。

1845年，曾有人繞制了一些線圈，利用線圈的電磁力將一根金屬棒射出了近20米遠。1901年，挪威奧斯陸大學的克里斯廷·伯克蘭教授制造出了世界上第一臺電磁發射器，他制造的電磁炮能夠將10公斤的鐵制炮彈加速到80～100米/秒。但受制于當時的技術水平，他無法得到強大的脈沖電源，研究最終被放棄。

1944年，德國的漢斯勒博士研制出長2米、口徑20毫米的軌道炮，能把重10克的圓柱體鋁彈丸加速到1.08千米/秒，1945年他又將2門炮串聯起來，使炮彈初速達到了1.21千米/秒。二戰期間，日本也研究過感應加速式電磁炮。

上世紀60年代，美國和澳大利亞的科學家發現，通過瞬間釋放高速旋轉的飛輪所蘊含的能量，可以獲得電磁炮所需的脈沖電源，電磁炮的研究和發展出現了契機。電磁炮真正取得實質性進展是70年代

的事。澳大利亞國立大學首次成功地將3.3克的彈體加速到5.9千米/秒。1980年，美國的研究人員在威斯汀·豪斯研究和發展中心用電磁炮成功地發射了一顆質量為317克的彈丸，速度達到了4.2千米/秒。1982年，澳大利亞人又制成一門威力更大的電磁炮，把2.2克的彈體加速到10千米/秒，遠超常規火炮。

1987年，美國還研制成“雷電”電磁炮，將彈丸加速到6千米/秒。90年代，美國又研制成功機動型的多發電磁炮和反戰術導彈電磁炮。目前，艦載、(坦克)車載電磁炮都已進入試驗階段。包括中國在內的一些國家都在進行電磁炮的研發。

電磁海軍

電磁炮的研究在多個國家同時鋪開，但我們必須承認，最接近實用的仍然是美國。美軍的電磁炮在兩個項目框架內展開，一是海軍的全電驅逐艦項目；一是陸軍的FCS未來作戰系統。

美國海軍經常對一些人們認為是陸軍和空軍的武器研制項目大力摻和，比如無人機，比如電磁炮。隨著蘇聯的解體，美國海軍越來越像一支對岸海軍，火力投射和壓制是衡量其作戰成果的重要內容。電磁炮在遂行對岸火力投射方面的優勢顯而易見，它可以將美國海軍目前117公里的艦炮打擊范圍擴展到400公里，加上精度可觀，幾乎能讓“戰術戰斧”陷于半失業狀態。同時電磁炮不需要火藥和其它含能爆炸物，提高了艦只的安全，并減少后勤保障的費用。最后，DDG-1000綜合電力系統艦也為電磁炮的研究打開方便之門。DDG-1000的額定電功率為80兆瓦，足以維持15～30兆瓦的軌道炮6～12發/分鐘的射速。美國海軍對電磁炮項目的興趣也就不難理解了。

2001年11月，美海軍高技術研究所通過參數研究和建模活動取得了新型電磁軌道炮系統的主要性能參數，還評估了脈沖形成網絡(PFN)能夠產生彈丸所需要的初始動能和速度。

2003年4月，美海軍在蘇格蘭柯爾庫布里都成功完成90毫米口徑電磁炮的海上演示驗證試驗。此次試驗是美海軍海上系統司令部與英國奎奈蒂克公司電磁炮工廠共同完成。包括羅伯特·耐特上將及海軍研究局局長杰伊·科恩少將在內的諸多美國海軍高級官員到場觀看了試驗。這是為海軍火力改革和轉變新一代艦炮海軍水面作戰艦艇的角色而發展的電能武器所邁出的關鍵一步。

2007年1月16日，美國海軍研究辦公室(ONR)在弗吉尼亞州海軍水面作戰中心達爾格倫分部舉行新型電磁裝置交付儀式。美海軍沒有采用剪刀剪彩這一傳統的做法，而是用一門90毫米口徑的試驗型電磁炮發射1發高速炮彈穿透了儀式彩帶。這再一次證實美海軍對高能電磁軌道炮充滿信心。

美海軍研究辦公室計劃在2010財年底進行32兆焦耳發射裝置炮管的100發射擊展示和32兆焦耳先進炮管密封狀況展示。海軍海上系統司令部可以在2015財年對電磁軌道炮進行全方位的研究和發展。64兆焦耳的電磁軌道炮的戰術系統的海上展示將會在2016財年進行，并有望在2020-25年裝備。

相比美國海軍的強力支持，陸軍的情況則要晦暗得多。電磁炮原本就只是美國陸軍未來戰斗系統壓制火炮系統的遠期驗證研究計劃，陸軍的注意力更多的集中在用“十字軍戰士”榴彈炮替代早已老化的M－109。在整個“十字軍戰士”項目都因為經費緊張被歡掉之后，盡管美國陸軍仍希望在2020年為主戰坦克裝上電磁主炮，但在金融風暴的影響下陸軍電熱化學炮項目的前景實在很難預料。

45000g，不可承受之重

電磁炮正面臨著從技術可行性研究到實用化過渡的關鍵階段，從理論上的明日之星到硝煙中的戰場皇后，電磁炮還要翻過幾座大山。

首先是電能供應，這是電磁炮存在的前提。盡管脈沖電源的小型化已經取得了重大進展，戰艦體積的平臺已經足以支持電磁炮發威，但要將它安裝到更小的平臺上——譬如主戰坦克，譬如防空炮乃至武裝直升機——電源體積還要壓縮。美國得克薩斯大學機電中心發明的補償交流脈沖發電機(CPA)是目前公認的相對有實用價值的電磁炮電源。它采用飛輪以機械形式儲存部分能量，其儲能密度可高達135兆焦/立方米，若想減輕重量和減小體積的話，CPA的飛輪轉速還需要提高很多。

實戰用電磁炮的軌道與實驗室里體積龐大的固定發射軌道的不同之處在于有嚴格的重量限制。電磁軌道炮的軌道是復合材料，對軌道材料要求嚴格，不僅要有足夠的強度和剛度，還要具有承受300～400萬安培強大的電流而不致損壞的性能。

由于電磁炮射程已經可以達到400公里，地球曲率的影響迫使電磁炮必須進行空氣動力學的校正，炮彈在飛行途中也必須進行衛星中繼制導。這也意味著電磁炮的炮彈實際上是一枚“靈巧炮彈”，制導套件必須存在，而這些靈敏的電子器件將要在膛口經受高達45000g的重力加速度的考驗。

最后，還有一個不可忽視的問題——電磁場對操縱人員的健康影響。目前這方面的研究—直處于混沌狀態，各家研究機構眾說紛紜。比如同樣運用電磁效應的磁懸浮列車，德國規定軌道兩側應留有300米間隔帶，至于為什么是300米，德國人的回答是，多留點余地總是好的。可以肯定，未來的電磁炮平臺上，操縱人員會被裝進一個全封閉的電磁屏蔽網，但這個“屏蔽網”的任何破損(不可避免的)都將大大地降低電磁場屏蔽效果。