[科普中國]-電磁炮攔截技術(shù)

電磁炮攔截技術(shù)指的是利用電磁力推進(jìn)彈丸的武器技術(shù)。由于電磁相互作用的洛倫茲力在強(qiáng)電磁場加速器內(nèi)可把拋射體(彈丸)加速到所需要的速度，而電磁傳播速度為光速，理論上可能將彈丸加速到每秒數(shù)十千米，這樣大的加速度與速度給系統(tǒng)帶來了一系列技術(shù)問題。

簡介電磁炮攔截技術(shù)指的是利用電磁力推進(jìn)彈丸的武器技術(shù)。由于電磁相互作用的洛倫茲力在強(qiáng)電磁場加速器內(nèi)可把拋射體(彈丸)加速到所需要的速度，而電磁傳播速度為光速，理論上可能將彈丸加速到每秒數(shù)十千米，這樣大的加速度與速度給系統(tǒng)帶來了一系列技術(shù)問題1。

研究方向研究的主要發(fā)射裝置有線圈炮、電熱炮和軌道炮3種。其中軌道炮具有最高發(fā)射初速水平，但彈丸質(zhì)量在1 kg左右；線圈炮只有發(fā)射大質(zhì)量彈丸的前景，可發(fā)射上噸的質(zhì)量，但初速難以達(dá)到2 km/s以上；而電熱炮可能是近期成用于軍事的武器，可望發(fā)射幾十千克質(zhì)量，達(dá)到2-3km/s的初速。電磁炮技術(shù)在過去15年中發(fā)展較快，其難度也逐步被人們所認(rèn)識，發(fā)展速度已經(jīng)大大減慢。

技術(shù)問題電磁炮的技術(shù)問題主要包括:電源與發(fā)電機(jī)技術(shù)，即單極電機(jī)和脈沖補(bǔ)償電機(jī)技術(shù)；開關(guān)技術(shù)和電樞技術(shù)；軌道電磁特性和防熱技術(shù)；超導(dǎo)技術(shù)在電磁炮上的應(yīng)用問題；彈丸彈托與軌道磨損技術(shù)等。由于彈丸在稠密大氣層中飛行減速與氣動加熱問題十分嚴(yán)重，因此電磁炮最好應(yīng)用在空間戰(zhàn)場上?？臻g發(fā)射的研制帶來的問題更多，只有在電磁發(fā)射器及其他相關(guān)技術(shù)上有質(zhì)的飛躍才可能形成一科真正有效的攔截武器。

電磁炮電磁炮使用的不是炸藥，而是利用強(qiáng)大的電磁體將射彈發(fā)射到遠(yuǎn)達(dá)100海里的地方，速度可達(dá)音速的7倍，這讓傳統(tǒng)火炮的射程和速度相形見絀，后者只能將彈藥發(fā)射到10-20海里遠(yuǎn)。

2018年3月，官方首次確認(rèn)中國電磁炮上艦試驗(yàn)獲得成功1。

組成結(jié)構(gòu)電磁炮利用電磁力(洛侖茲力)沿導(dǎo)軌發(fā)射炮彈的武器。它主要由能源、加速器、開關(guān)三部分組成。能源通常采用可蓄存10~100兆焦耳能量的裝置。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)用的能源有蓄電池組、磁通壓縮裝置、單極發(fā)電機(jī)，其中單極發(fā)電機(jī)是最有前途的能源。

性能特點(diǎn)電磁軌道炮是一種遠(yuǎn)程、高能、多任務(wù)的武器，其射速可達(dá)當(dāng)前海軍的艦炮的3倍。其射程可達(dá)100英里(約161千米)以上，以艦船上儲存的電能為動力來源，利用電磁力(洛侖茲力)沿導(dǎo)軌將彈頭加速到很高的速度發(fā)射出去。美國海軍官員稱，這是一種不太昂貴、具有高殺傷力和遠(yuǎn)程打擊能力的攻擊性武器。

電磁軌道炮彈頭重23磅(約10.43千克)，可以從電磁導(dǎo)軌上發(fā)射，也可從海軍127毫米甚至155毫米火炮系統(tǒng)發(fā)射。導(dǎo)軌炮采用指令制導(dǎo)，但在未來可能發(fā)展成自導(dǎo)式。

除了在射程和毀傷力方面的優(yōu)勢，該炮還是一種相對廉價的海軍火炮項(xiàng)目，每枚炮彈成本約25000美元。

由于電磁軌道炮是一種具有高能量的武器，因此發(fā)熱情況嚴(yán)重，需要有良好的冷卻技術(shù)支持。電磁軌道炮并不僅僅是一個炮彈發(fā)射裝置，而是由多個系統(tǒng)組成的。美國海軍正在對多個冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行評估。

(1)電磁推動力大，彈丸速度高。電磁發(fā)射的脈沖動力約為火炮發(fā)射力的10倍，所以用它發(fā)射的彈丸速度很高。一般火炮的射擊速度約為0.8千米/秒，步槍子彈的射擊速度為1千米/秒。而電磁炮可將3克重的彈丸加速到11千米/秒，將300克的彈丸加速到4千米/秒。有的專家甚至預(yù)言，將來的速度可達(dá)100千米/秒。速度對于天基反導(dǎo)彈系統(tǒng)來說尤為重要。因?yàn)閿r截器速度越高，不僅攔截的效率高。而且可大大減少天基武器的數(shù)量。

(2)彈丸穩(wěn)定性好。電磁炮彈丸在炮管中受到的推力是電磁力， 這種力量是非常均勻的，而電磁推力容易控制，所以彈丸穩(wěn)定性好，這有利于提高命中精度。

(3)隱蔽性好。電磁炮在發(fā)射時不產(chǎn)生火焰和煙霧，也不產(chǎn)生沖擊波，所以作戰(zhàn)中比較隱蔽，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。而且，它采用低級燃料作能源，而不是常規(guī)火藥，這有利于發(fā)射陣地的安全。

(4)彈丸發(fā)射能量可調(diào)。可根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)和射稱大小可快速調(diào)節(jié)電磁力的大小，從而控制彈丸的發(fā)射能量。

(5) 比較經(jīng)濟(jì)。與常規(guī)武器比較，火炮發(fā)射藥產(chǎn)生每焦耳能量需要10美元，而電磁炮只需要0.1美元。如果與其他太空武器相比，電磁炮就更經(jīng)濟(jì)了。

加速器是把電磁能量轉(zhuǎn)換成炮彈動能，使炮彈達(dá)到高速的裝置。主要有：使用低壓直流單極發(fā)電機(jī)供電的軌道炮加速器和離散或連續(xù)線圈結(jié)構(gòu)的同軸同步加速器兩大類。開關(guān)是接通能源和加速器的裝置，能在幾毫秒之內(nèi)把兆安級電流引進(jìn)加速器中，其中的一種是由兩根銅軌和一個可在其中滑動的滑塊組成2。

作戰(zhàn)用途電磁炮作為發(fā)展中的高技術(shù)兵器，被世界各國海軍所相中，把它作為未來新式武器，其軍事用途十分廣泛：

(一)用于天基反導(dǎo)系統(tǒng)：電磁炮由于初速度極高，可用于摧毀空間的低軌道衛(wèi)星和導(dǎo)彈，還可以攔截由艦只和裝甲發(fā)射的導(dǎo)彈.因此，在美國的"星球大戰(zhàn)"計(jì)劃中，電磁軌道炮成為一項(xiàng)主要研究的任務(wù)。

(二)用于防空系統(tǒng)：由于電磁炮初速度高，射速也高。有美軍軍事專家認(rèn)為可用電磁炮代替高射武器和防空導(dǎo)彈，執(zhí)行防空任務(wù)。如美國正在研制一種電磁炮，其發(fā)射速度為500發(fā)/分，射程達(dá)幾十千米的電磁炮，準(zhǔn)備替代艦上的"密集陣防空系統(tǒng)"。用它不僅能打擊臨空的各種飛機(jī)，還能在遠(yuǎn)距離攔截空對艦導(dǎo)彈.英國也正在積極研制用于裝甲車的防空電磁炮。

(三)用于反裝甲武器：美國的打靶試驗(yàn)證明，電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段。發(fā)射質(zhì)量為50克、速度為3km/s的炮彈，是非常優(yōu)良的反裝甲武器。

(四)用于改裝常規(guī)火炮：隨著電磁發(fā)射技術(shù)的發(fā)展，在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統(tǒng)，可大大提高火炮的射程。美國利用這一技術(shù)，已將火炮射程加大到150km。

(五)用于反坦克武器。由于電磁炮初速極高，所以，它的穿甲能力極強(qiáng)，能有效地穿過坦克裝甲，成為反坦克厲器。美國曾進(jìn)行過電磁炮打靶試驗(yàn)：電磁炮發(fā)射質(zhì)量為50克、速度為3km/s的炮彈，可穿透25.4mm厚的裝甲。有關(guān)資料還報道，用一種電磁炮做試驗(yàn)，完全可以穿透模擬的T-72、T-80坦克的裝甲厚度。由此可見，電磁炮具有很強(qiáng)的穿透能力，是非常優(yōu)良的反坦克武器。

(六)用于裝備炮兵部隊(duì)。電磁炮可望裝備炮兵部隊(duì)。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也對電磁炮感興趣。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)經(jīng)常在海外執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，需要電磁炮這樣的遠(yuǎn)程快速打擊武器，對沿岸作戰(zhàn)的士兵進(jìn)行火力支援。美國陸軍也在研發(fā)較小型的電磁炮用于陸戰(zhàn)。

(七)用于裝備海軍艦艇。由于電磁炮具有的特點(diǎn)，它有望替代火炮，成為新型艦炮，裝備海軍艦艇。美國海軍準(zhǔn)備將電磁炮裝備美國艦艇，美國的軍事有專家認(rèn)為，電磁炮有可能成為為未來美國海軍新式武器。所以，美國前海軍作戰(zhàn)部長拉夫黑德上將稱它為會帶來"海軍戰(zhàn)法的革命3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)