電磁導軌炮讓戰爭進入“秒殺新時代”

李大光

電磁軌道炮是未來武器，其速度快、射程遠、抗電磁干擾能力強、戰場生存能力高，已成為未來作戰實施遠距離精確打擊的革命性作戰系統，將迅速開啟未來戰爭的“秒殺新時代”。今年5月10日，美國通用原子電磁系統分公司宣布，其研發的加裝了增強型制導組件的高超聲速炮彈成功通過測試，發射平臺為3MJ“閃電”電磁炮樣炮，炮口動能10MJ,試射過程中炮彈加速度超過30000g，創造新紀錄。

電磁軌道炮的發展與原理

軌道炮，或譯做磁軌炮、導軌炮，是電磁炮的一種。電磁炮是利用電磁力產生動能推進彈丸的一種先進的動能殺傷武器。與傳統的大炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用電磁系統中電磁場的作用力，其作用的時間要長得多，可大大提高彈丸的速度和射程。

軌道炮是由法國人維勒魯伯于1920年發明的。二戰中，德國和日本都進行了深入研究。因材料和電力等關鍵問題無法從根本上解決, 二戰后研究中斷。從20世紀70年代起，電磁炮的研制得以東山再起。德國、澳大利亞和美國先后進行了研究。1992年，美國已把一門口徑90毫米、炮口動能9兆焦的電磁炮推到靶場進行試驗。

電磁炮主要由電源、高速開關、加速裝置和炮彈四部分組成。其主體結構由兩根長約6米相當于炮管長度的固定平行導軌和一個沿導軌軸線方向滑動的電樞組成，彈丸夾在兩條導軌之間。兩軌接入電源，電流經一導軌流向彈丸再流向另一導軌產生強磁場，磁場與電流相互作用，產生強大的洛倫茲力推動彈丸沿導軌方向高速發射出去。根據結構原理的不同，可分為三種類型：

一是軌道炮線圈炮。由加速線圈和彈丸線圈構成。根據通電線圈之間磁場的相互作用原理工作。加速線圈固定在炮管中，當它通入交變電流時，產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流。感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用，產生安培力，使彈丸加速運動并發射出去。

二是軌道炮。利用軌道電流間相互作用的安培力把彈丸發射出去。它由兩條平行的長直導軌組成，導軌間放置一質量較小的滑塊作為彈丸。當兩軌接入電源時，強大的電流從一導軌流入，經滑塊從另一導軌流回時，在兩導軌平面間產生強磁場，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會以很大速度射出。

三是軌道炮重接炮。這是一種多級加速的無接觸電磁發射裝置，沒有炮管，但要求彈丸在進入重接炮之前應有一定的初速度。其結構和工作原理是利用兩個矩形線圈上下分置，之間有間隙。長方形的“炮彈”在兩個矩形線圈產生的磁場中受到強磁場力的作用，穿過間隙加速前進。這是電磁炮的最新發展形式。

電磁導軌炮發展現狀

20世紀80年代初以來，電磁炮在未來武器的發展計劃中已成為越來越重要的部分。世界各主要發達國家對此投巨資進行研究，使其成為當前最具發展前景的新概念武器之一。

美國將磁軌炮視為未來一代核心的軍事創新性技術，在20世紀80年代列入“星球大戰”計劃。隨著美海軍啟動DDG-1000的研究深入，美海軍計劃把電磁炮安裝到該平臺上，并于2003年授予英國的BAE系統公司武器系統分部一份合同，進行為期6個月的將軌道炮合成到新型驅逐艦上的研究。2007年1月，美國海軍舉行新型電磁裝置交付儀式，將把這種電磁軌道炮作為轉型武器，通過發射投放高速彈丸對遠距離目標實施精確打擊來變革海上攻擊行動。

2012年2月，美國軍方宣布，美海軍成功試射第一部由軍工企業制造的電磁軌道炮原型，將開發這種具有超遠射程新型武器的工作推進了一步。這次試射的主要目的是評估原型炮的炮管壽命和整體結構，將讓海軍距離未來的戰術武器系統更近一步。如果開發成熟，電磁炮將能大大加強海軍的多任務能力。

2014年，美海軍已完成電磁軌道炮的地面測試，并選定BAE系統公司的電磁軌道炮進行重點開發，加緊推動上艦部署的步伐。尤其是隨著在艦載電磁軌道炮研制上的不斷突破，美軍試圖通過高速彈丸對遠距離目標進行精確打擊。7月11日，美海軍已將兩套電磁軌道炮原型機安裝到“米利諾基特”號聯合高速船上。

2015年2月，美海軍首次公開展出一種新式電磁導軌炮，時速可達到5400英里，相當于7倍音速，射程達到160公里，重量約10公斤。這意味著一艘軍艦能夠攜帶更多的常規彈藥，而且每發彈藥的費用也會下降。美國通用原子電磁系統公司對外披露其正在研制“多任務中程導軌炮武器系統”，可安裝在“自由”級瀕海戰斗艦上，炮塔與BAE系統公司的57毫米艦炮系統類似。

在2016年5月的試驗中，美軍利用10米的電導體軌道加速發射彈丸，時速高達724千米，有效射程達200千米，可瞬間穿透7塊普通鋼板，并能發射高超速制導炮彈，執行多種任務，包括攔截反艦的巡航導彈、彈道導彈，以及無人機、飛機等空中目標，對付敵方水面艦艇。

2017年5月10日，通用原子電磁系統分公司研發的“閃電”樣炮，加裝了增強型制導組件的高超聲速炮彈,試射過程中炮彈加速度超過30000g。此次測試增強型制導組件采用了新的電池，高功率密度電源的儲能密度達到每個電源箱模塊的含能量高于415千焦,是同類產品的2倍,減少了從電磁武器系統上發射炮彈或導彈所需的脈沖電源箱數量，為未來海軍和陸軍電磁導軌炮的應用提供了更大的靈活性。預計美國海軍最早將于2020年實現電磁軌道炮的實戰部署。

繼美國之后，俄、英、德、法、日等國相繼開展電磁導軌炮研制工作，但其研究水平與作戰理念設計均落后于美國。

軍事用途的優勢與前景

電磁導軌炮具有獨特優勢

電磁軌道炮被認為是自“冷”兵器發展到“熱”兵器之后的又一次武器革命。與傳統火炮相比，電磁導軌炮具有諸多獨特的優勢。

一是彈丸速度快，精度高，射程遠，作戰威力大。彈丸約能在6分鐘內飛行200海里，初始速度達到2500米/秒，比普通槍彈的速度快2至3倍。由于電磁炮的發射過程全部由計算機控制，彈頭又裝有激光制導或其他制導裝置，所以具有很高的射擊精度。帶有巨大動能的彈丸通過直接撞擊目標將其摧毀，作戰威力極大。極高的飛行速度可以減少炮彈的飛行時間，使炮彈不易受到干擾。

二是炮彈體積小，重量輕，射程遠，突防能力強。電磁炮沒有圓形炮管，彈丸體積小，重量輕，飛行時的空氣阻力很小，因而發射穩定性好，初速度高，射程遠。電磁炮彈幾乎不使用推進劑，減少了裝藥量，體積只是傳統120毫米火炮炮彈的八分之一，重量是其十分之一。電磁炮利用電磁力作為發射能量，不攜帶推進劑，發射時不會產生強大的沖擊波和煙霧，具有良好的隱蔽性。

三是反應靈敏高效。由于電信號響應速度接近光速，電磁導軌炮的電控制與發射技術的響應時間極短，可在極短時間內完成彈丸裝填、捕捉目標、準確跟蹤目標、打擊周期。在理論和實踐中，電能比化學能更容易控制，因此電磁導軌炮可根據目標的性質和距離，通過調節和選擇適當的能量來調整彈丸的射程，達到自由變換射程而不用改變射角的目的。

四是保障更加安全、可靠和方便，作戰耗費小。普通艦炮的射程只有20千米，而且準確度很差，巡航導彈的有效射程雖然超過了300千米，但造價昂貴，而且一艘艦艇最多只能攜帶70枚，由于無法在海上裝卸，補充時還必須返回港口。電磁軌道炮則具有射程遠、成本低、運輸及補充便利等優勢，運輸和后勤保障更加安全、可靠和方便。

五是沒有存儲炸藥需求，生存能力強，海戰效力高。由于電磁炮彈沒有爆炸材料，炮彈幾乎不裝填炸藥，消除了生產、運輸、處理和存儲炸藥的需求，可減少炮彈在制造、運輸、儲存方面的安全隱患。超遠的射程、極短的飛行時間和高殺傷性都極大地提升了海軍未來遠程作戰的攻擊力。美海軍的電磁軌道炮已達到了超過7馬赫的速度發射彈丸，彈丸首先迅速進入外大氣層空間，進行無阻力飛行，隨后再次進入大氣層以5馬赫以上的速度打擊目標。

電磁導軌炮的軍事應用前景可觀

火炮武器的發射能源主要分為三類：機械能、化學能和電能。能源的每次發展變化，都推動著火炮技術發生質的飛躍，火炮技術的每次飛躍，都會在軍事科技領域掀起深刻的變革。新型電磁導軌武器與C4ISR系統相結合，在信息網絡的倍增器效果下，必將極大提高作戰效能乃至改變作戰樣式。

一是遂行天基反導作戰。電磁導軌炮由于初速極高，可用于摧毀低軌衛星和導彈。在美國“星球大戰”計劃中，電磁軌道炮成為一項主要研究任務。美國國防部和空軍正在聯合主持一項名為“電磁導軌系統”天基動能武器研究計劃。實驗中，由安裝在模擬空間環境的真空室里的電磁導軌炮發射的小型彈頭速度已達80km/s，其中的第一代電磁炮能將1000～2000克重的炮彈，以每秒5～25km的速度射向2000公里外的目標，可用于攔截敵方飛行中的洲際彈道導彈和摧毀中低軌衛星及航天器目標。還可為天地貨物運輸提供一個廉價、可重復利用的發射平臺。

二是用于防空系統參與末端聯合截擊。在戰術防御體系中,電磁導軌炮所發射的彈丸初速高,飛行時間短,可實施多管連續射擊，火力強、攔截面積大，對目標的毀傷性能高,可對敵臨空的飛機實施打擊，限制其空中兵力機動作戰，還可有效對抗敵高速飛行的常規炮彈和巡航導彈等空中來襲兵器，提高指揮所等重要目標戰場生存能力。美國正研制長7.5米、發射速度為500發/分、射程達幾十千米的電磁炮，準備替代艦上的“火神——方陣防空系統”，用它不僅能打擊臨空的各種飛機，還能在遠距離攔截空對艦導彈。

三是實施超視距快速打擊。按照美海軍的電磁導軌炮遠景規劃，到2030年，美海軍電磁導軌炮的火力打擊范圍將從近期設定的360千米進一步拓展至640千米。與常規動能武器相比,電磁導軌炮具有射程遠、反應時間短等優點,在登陸作戰中可為登陸部隊提供更遠、更強的火力支援。在地面進攻作戰中，可在戰役大后方實施火力準備，進攻中還可為地面部隊實施靈活快速的火力支援，或在戰術防御體系縱深對敵實施超視距打擊，形成火力遮斷，限制敵方機動作戰。隨著電磁發射技術的發展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統，可大大提高火炮的射程．美國利用這一技術，已將火炮射程加大到150km。

四是開啟新的艦炮作戰模式。電磁導軌炮能夠有效遂行海上反艦任務，超遠射程電磁導軌炮還可有效替代部分艦載短程導彈任務。電磁導軌炮采用電磁能發射機理，一旦規模列裝部隊并形成戰斗力，在衛星導航定位系統和戰場情報偵察監視系統支撐下，必將開啟新的艦炮作戰模式，引發一場新的軍事技術革命。

五是協同開展反裝甲作戰。電磁炮具有很強的穿透能力，是非常優良的反裝甲武器。美國的打靶試驗證明，電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段，發射質量為50克、速度為3km/s的炮彈，可穿透25.4mm厚的裝甲。電磁導軌武器因其極高的速度所蘊藏的巨大動能，使其具有較強的穿甲能力，可在一定距離上擊穿厚重的裝甲，是未來戰爭中一款理想的反裝甲武器。由于電磁炮初速度極高，還可以攔截由裝甲車發射的導彈。