探秘电磁炮

周颖

央视某节目曾经播出过电磁发射试验的场景。发射过程不用火药，没有轰鸣，不见火光。据了解，该设备系我国研制的电磁发射灭火弹装置，本质上就是一门低速的电磁炮。

电磁炮利用的并不是化学能，而是利用电流和磁场相互作用后产生的安培力。安培力的本质就是电场力，也就是磁场对电流的作用力。再具体一点，就是通电导线在磁场中受到的作用力。

那么，一段通电的导线在磁场中会受到什么样的作用力呢？法国物理学家安培通过实验发现，垂直于磁场的一段通电导线在磁场中某处会受到某种力（后命名为安培力），其大小F，跟电流强度I，以及导线的长度L的乘积成正比，从而诞生了安培力公式F=BIL。

安培力做功的实质就是它能起到传递能量的作用，将电源的能量传递给通电导线。这一点与静摩擦力做功相似。安培力的重要意义在于，不但进一步指出了电与磁的相互联系，同时也具有广泛的应用价值。电动机、继电器、磁悬浮……包括电磁炮的工作原理，就是基于电磁感应产生的安培力。

电流通过导轨时，会产生一圈一圈的磁场。同理，当电磁炮通电工作时，由电源导轨弹体组成的线圈中，也就有了磁场，而电磁场又产生了安培力。在安培力的作用下，弹丸会不断朝着这个力的方向加速。根据安培力公式（F=BIL），只要控制好导轨的长度以及电流的强度，就可以得到初速度极快的弹丸。这个速度会比传统火炮快很多，稳定性也很好，击中目标的精度更高。早在十幾年前，世界上先进的电磁轨道炮就能以5倍音速的极速击向200千米外的目标，速度接近2000米/秒，能轻松穿透8块钢板。

电磁发射灭火弹装置，是一种民用“电磁炮”。它将成为森林消防的利器，可用于发射灭火弹，对突发的山火灾情实现远程扑灭。同时，科学界也在探究将这项高能远程技术应用于航空航天领域的可能性，比如用电磁炮发射卫星等。

传统火炮中弹药的飞行动力，是由爆炸产生高温高压气体的瞬间膨胀来提供的。然而，对于电磁炮来说，其炮管的电磁作用产生的安培力就是动力之源。这一特性使得电磁炮拥有极佳的隐蔽性，几乎可以悄无声息地完成发射，没有任何火焰和烟雾，更没有震耳欲聋的轰鸣声。同时，操控人员还可以通过调节电流强度来控制弹丸发射的能量。

不过，电磁炮也有不足的地方。电磁炮理论上有着超远射程，但由于受到地球表面的曲率、不规则引力、空气温度、密度或湿度落差，甚至风的影响，射击精度受到极大的限制，无法确保击中超远程目标。同时，空气阻力会迅速降低炮弹速度，所以即使命中目标，威力也会有所减弱。若用于发射卫星，更须解决过载问题、储能问题、卫星的动力装置问题等一系列问题。所以，目前来看，电磁炮技术的应用，还需要更多的研究与实践。