21世纪的主力大炮──电磁炮

电磁炮是利用电磁发射技术制成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．因而引起了世界各国军事家们的关注．自80年代初期以来，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．

一、电磁炮的结构和原理

电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：

（一）线圈炮：线圈炮又称交流同轴线圈炮．它是电磁炮的最早形式，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而工作的．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，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去．

（二）轨道炮：轨道炮是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．当两轨接人电源时，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，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理．

（三）电热炮：电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式．最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速．

（四）重接炮：重接炮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，穿过间隙在其中加速前进．重接炮是电磁炮的最新发展形式．

二、电磁炮的特点及用途

电磁泡与常规火炮相比，有以下特点：

电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程．

电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远．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．

从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积孝结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便．

电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛．

（一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹，还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹．因此，在美国的“星球大战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究的任务．

（二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务．美国正在研制长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．英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮．

（三）用于反装甲武器：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．有关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透模拟的T－72、T－80坦克的装甲厚度．由此可见，电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优良的反装甲武器．

（四）用于改装常规火炮：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．

三、电磁炮的发展概况及趋势

19世纪20年代，在欧洲研究电磁现象形成一种热潮，并取得了许多重要成果．物理学家们相继发现了电流的磁效应、安培力和电磁感应现象．而后人们开始着眼于把这些研究成果应用于军事中．早在1845年，对电磁炮的研究就开始了．当时曾有人绕制了一些线圈，线圈中产生的电磁力将一根金属棒射出了近20米远．1901年，挪威物理学家伯克兰造出了第一门电磁线圈炮，能把10千克的弹体加速到100米／秒．这门长10米的电磁炮至今仍陈列在挪威奥斯陆的博物馆中．

1920年，法国人维勒鲁斯又发明了电磁轨道炮．然而，由于当时的技术条件有限，缺乏理想的动力设备，所以在相当氏的一段时间内，电磁炮的研究工作进展缓慢．电磁炮真正取得实质性的进展还是70年代的事．在70年代澳大利亚国立大学试制了一门电磁炮，首次成功地将3.3克的弹体加速到5.9km/s．1982年，他们又制成一门威力更大的电磁炮，能把2.2克的弹体加速到10km/s，远远超过了常规炮弹的飞行速度．

1980年，美国的研究人员用电磁炮成功地发射了一颗质量为317克的弹丸，其飞行速度为4.2km/s．1987年，美国又研制成“雷电”电磁炮，在秋季的试验中将弹丸加速到6km/s．这两次试验的结果表明，电磁炮已不再是科学幻想中的憧憬．1991年，美国又研制成功机动型的多发电磁炮，1994年研制出反战术导弹电磁炮，并计划于1994―1998年进行坦克电磁炮的全尺寸工程试验．

除美国外，俄国、英国、澳大利亚、日本等国家也都积极开展电磁炮的研究工作．如美国的电磁炮研究，已能把0.2千克的弹丸加速到2km/s，或者把50克的弹丸加速到3～4km/s的速度．总的说来，目前各国的电磁炮技术都还处于预研阶段，有的方案已研制出了演示样机，有的方案还在进行理论研究．

电磁炮最主要的缺点是消耗功率大．假如以3km/s的速度发射1.0千克重的弹丸，就需要200万千瓦以上的功率．因此，就目前而言，电磁炮要从实验室走上战场，还存在许多技术问题没有得到很好的解决．

目前，研制成功的电磁炮已能将弹丸加速到8―10km/s（火炮仅2km/s），是火炮的4到5倍．预计将来电磁炮弹丸的速度将达到100km/s．由于电磁炮射出的弹丸速度高、射程远、精度好、穿透能力强，而且，电磁炮弹丸体积孝重量轻、射程可调节、发射时无声响，无冲击波等优点，预计在21世纪，电磁炮终将逐渐淘汰常规大炮．

电磁炮还用不着火药，可减少污染、降低成本，而且使用安全，是射击敌方坦克、飞机、装甲活动目标的理想兵器．尽管目前电磁炮离真正在战场上使用还有一段距离，但随着对电磁炮研制的逐步完善，可望在20世纪末将出现实战型的电磁炮．预计在不久的将来，快如流星的电磁炮终将取代传统的火炮，成为21世纪的主力大炮，在未来战场上发挥神威．

（陕西西安陆军学院闫夷升）