电磁导轨炮让战争进入“秒杀新时代”

李大光

电磁轨道炮是未来武器，其速度快、射程远、抗电磁干扰能力强、战场生存能力高，已成为未来作战实施远距离精确打击的革命性作战系统，将迅速开启未来战争的“秒杀新时代”。今年5月10日，美国通用原子电磁系统分公司宣布，其研发的加装了增强型制导组件的高超声速炮弹成功通过测试，发射平台为3MJ“闪电”电磁炮样炮，炮口动能10MJ,试射过程中炮弹加速度超过30000g，创造新纪录。

电磁轨道炮的发展与原理

轨道炮，或译做磁轨炮、导轨炮，是电磁炮的一种。电磁炮是利用电磁力产生动能推进弹丸的一种先进的动能杀伤武器。与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。

轨道炮是由法国人维勒鲁伯于1920年发明的。二战中，德国和日本都进行了深入研究。因材料和电力等关键问题无法从根本上解决, 二战后研究中断。从20世纪70年代起，电磁炮的研制得以东山再起。德国、澳大利亚和美国先后进行了研究。1992年，美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮推到靶场进行试验。

电磁炮主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成。其主体结构由两根长约6米相当于炮管长度的固定平行导轨和一个沿导轨轴线方向滑动的电枢组成，弹丸夹在两条导轨之间。两轨接入电源，电流经一导轨流向弹丸再流向另一导轨产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的洛伦兹力推动弹丸沿导轨方向高速发射出去。根据结构原理的不同，可分为三种类型：

一是轨道炮线圈炮。由加速线圈和弹丸线圈构成。根据通电线圈之间磁场的相互作用原理工作。加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流。感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生安培力，使弹丸加速运动并发射出去。

二是轨道炮。利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸。当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大速度射出。

三是轨道炮重接炮。这是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度。其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙。长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙加速前进。这是电磁炮的最新发展形式。

电磁导轨炮发展现状

20世纪80年代初以来，电磁炮在未来武器的发展计划中已成为越来越重要的部分。世界各主要发达国家对此投巨资进行研究，使其成为当前最具发展前景的新概念武器之一。

美国将磁轨炮视为未来一代核心的军事创新性技术，在20世纪80年代列入“星球大战”计划。随着美海军启动DDG-1000的研究深入，美海军计划把电磁炮安装到该平台上，并于2003年授予英国的BAE系统公司武器系统分部一份合同，进行为期6个月的将轨道炮合成到新型驱逐舰上的研究。2007年1月，美国海军举行新型电磁装置交付仪式，将把这种电磁轨道炮作为转型武器，通过发射投放高速弹丸对远距离目标实施精确打击来变革海上攻击行动。

2012年2月，美国军方宣布，美海军成功试射第一部由军工企业制造的电磁轨道炮原型，将开发这种具有超远射程新型武器的工作推进了一步。这次试射的主要目的是评估原型炮的炮管寿命和整体结构，将让海军距离未来的战术武器系统更近一步。如果开发成熟，电磁炮将能大大加强海军的多任务能力。

2014年，美海军已完成电磁轨道炮的地面测试，并选定BAE系统公司的电磁轨道炮进行重点开发，加紧推动上舰部署的步伐。尤其是随着在舰载电磁轨道炮研制上的不断突破，美军试图通过高速弹丸对远距离目标进行精确打击。7月11日，美海军已将两套电磁轨道炮原型机安装到“米利诺基特”号联合高速船上。

2015年2月，美海军首次公开展出一种新式电磁导轨炮，时速可达到5400英里，相当于7倍音速，射程达到160公里，重量约10公斤。这意味着一艘军舰能够携带更多的常规弹药，而且每发弹药的费用也会下降。美国通用原子电磁系统公司对外披露其正在研制“多任务中程导轨炮武器系统”，可安装在“自由”级濒海战斗舰上，炮塔与BAE系统公司的57毫米舰炮系统类似。

在2016年5月的试验中，美军利用10米的电导体轨道加速发射弹丸，时速高达724千米，有效射程达200千米，可瞬间穿透7块普通钢板，并能发射高超速制导炮弹，执行多种任务，包括拦截反舰的巡航导弹、弹道导弹，以及无人机、飞机等空中目标，对付敌方水面舰艇。

2017年5月10日，通用原子电磁系统分公司研发的“闪电”样炮，加装了增强型制导组件的高超声速炮弹,试射过程中炮弹加速度超过30000g。此次测试增强型制导组件采用了新的电池，高功率密度电源的储能密度达到每个电源箱模块的含能量高于415千焦,是同类产品的2倍,减少了从电磁武器系统上发射炮弹或导弹所需的脉冲电源箱数量，为未来海军和陆军电磁导轨炮的应用提供了更大的灵活性。预计美国海军最早将于2020年实现电磁轨道炮的实战部署。

继美国之后，俄、英、德、法、日等国相继开展电磁导轨炮研制工作，但其研究水平与作战理念设计均落后于美国。

军事用途的优势与前景

电磁导轨炮具有独特优势

电磁轨道炮被认为是自“冷”兵器发展到“热”兵器之后的又一次武器革命。与传统火炮相比，电磁导轨炮具有诸多独特的优势。

一是弹丸速度快，精度高，射程远，作战威力大。弹丸约能在6分钟内飞行200海里，初始速度达到2500米/秒，比普通枪弹的速度快2至3倍。由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度。带有巨大动能的弹丸通过直接撞击目标将其摧毁，作战威力极大。极高的飞行速度可以减少炮弹的飞行时间，使炮弹不易受到干扰。

二是炮弹体积小，重量轻，射程远，突防能力强。电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，飞行时的空气阻力很小，因而发射稳定性好，初速度高，射程远。电磁炮弹几乎不使用推进剂，减少了装药量，体积只是传统120毫米火炮炮弹的八分之一，重量是其十分之一。电磁炮利用电磁力作为发射能量，不携带推进剂，发射时不会产生强大的冲击波和烟雾，具有良好的隐蔽性。

三是反应灵敏高效。由于电信号响应速度接近光速，电磁导轨炮的电控制与发射技术的响应时间极短，可在极短时间内完成弹丸装填、捕捉目标、准确跟踪目标、打击周期。在理论和实践中，电能比化学能更容易控制，因此电磁导轨炮可根据目标的性质和距离，通过调节和选择适当的能量来调整弹丸的射程，达到自由变换射程而不用改变射角的目的。

四是保障更加安全、可靠和方便，作战耗费小。普通舰炮的射程只有20千米，而且准确度很差，巡航导弹的有效射程虽然超过了300千米，但造价昂贵，而且一艘舰艇最多只能携带70枚，由于无法在海上装卸，补充时还必须返回港口。电磁轨道炮则具有射程远、成本低、运输及补充便利等优势，运输和后勤保障更加安全、可靠和方便。

五是没有存储炸药需求，生存能力强，海战效力高。由于电磁炮弹没有爆炸材料，炮弹几乎不装填炸药，消除了生产、运输、处理和存储炸药的需求，可减少炮弹在制造、运输、储存方面的安全隐患。超远的射程、极短的飞行时间和高杀伤性都极大地提升了海军未来远程作战的攻击力。美海军的电磁轨道炮已达到了超过7马赫的速度发射弹丸，弹丸首先迅速进入外大气层空间，进行无阻力飞行，随后再次进入大气层以5马赫以上的速度打击目标。

电磁导轨炮的军事应用前景可观

火炮武器的发射能源主要分为三类：机械能、化学能和电能。能源的每次发展变化，都推动着火炮技术发生质的飞跃，火炮技术的每次飞跃，都会在军事科技领域掀起深刻的变革。新型电磁导轨武器与C4ISR系统相结合，在信息网络的倍增器效果下，必将极大提高作战效能乃至改变作战样式。

一是遂行天基反导作战。电磁导轨炮由于初速极高，可用于摧毁低轨卫星和导弹。在美国“星球大战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究任务。美国国防部和空军正在联合主持一项名为“电磁导轨系统”天基动能武器研究计划。实验中，由安装在模拟空间环境的真空室里的电磁导轨炮发射的小型弹头速度已达80km/s，其中的第一代电磁炮能将1000～2000克重的炮弹，以每秒5～25km的速度射向2000公里外的目标，可用于拦截敌方飞行中的洲际弹道导弹和摧毁中低轨卫星及航天器目标。还可为天地货物运输提供一个廉价、可重复利用的发射平台。

二是用于防空系统参与末端联合截击。在战术防御体系中,电磁导轨炮所发射的弹丸初速高,飞行时间短,可实施多管连续射击，火力强、拦截面积大，对目标的毁伤性能高,可对敌临空的飞机实施打击，限制其空中兵力机动作战，还可有效对抗敌高速飞行的常规炮弹和巡航导弹等空中来袭兵器，提高指挥所等重要目标战场生存能力。美国正研制长7.5米、发射速度为500发/分、射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”，用它不仅能打击临空的各种飞机，还能在远距离拦截空对舰导弹。

三是实施超视距快速打击。按照美海军的电磁导轨炮远景规划，到2030年，美海军电磁导轨炮的火力打击范围将从近期设定的360千米进一步拓展至640千米。与常规动能武器相比,电磁导轨炮具有射程远、反应时间短等优点,在登陆作战中可为登陆部队提供更远、更强的火力支援。在地面进攻作战中，可在战役大后方实施火力准备，进攻中还可为地面部队实施灵活快速的火力支援，或在战术防御体系纵深对敌实施超视距打击，形成火力遮断，限制敌方机动作战。随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口加装电磁加速系统，可大大提高火炮的射程．美国利用这一技术，已将火炮射程加大到150km。

四是开启新的舰炮作战模式。电磁导轨炮能够有效遂行海上反舰任务，超远射程电磁导轨炮还可有效替代部分舰载短程导弹任务。电磁导轨炮采用电磁能发射机理，一旦规模列装部队并形成战斗力，在卫星导航定位系统和战场情报侦察监视系统支撑下，必将开启新的舰炮作战模式，引发一场新的军事技术革命。

五是协同开展反装甲作战。电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优良的反装甲武器。美国的打靶试验证明，电磁炮是对付坦克装甲的有效手段，发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹，可穿透25.4mm厚的装甲。电磁导轨武器因其极高的速度所蕴藏的巨大动能，使其具有较强的穿甲能力，可在一定距离上击穿厚重的装甲，是未来战争中一款理想的反装甲武器。由于电磁炮初速度极高，还可以拦截由装甲车发射的导弹。