天下武功唯快不破，电磁炮的最高境界是什么

  

 

一直以来，人类都痴迷着这个游戏：那就是把东西投得更远些，再更远些。

大猩猩急了，也会把石头投向敌人，人类，也是这么走过来的；自打古人学会了玩“弹射”，这才有了弓，弩，投石器等这些玩意儿；后来，托我伟大劳动人民的福，火药横空出世，于是，武器系统才从机械能转变到了化学能，这是质的跨越，真就“鸟枪换炮”了。

但，这事儿没完……

弹药在炮筒里熊熊燃烧并快速膨胀，从而把弹头推送出去，这个现象告诉我们，弹头离开炮口时的初速度，取决于弹药燃烧时的膨胀速度。

 

 

 

 

化学能威力巨大，但它也有一个极限，那就是弹药燃烧时最大的膨胀速度也就每秒2000米，这就从理论上封死了传统炮弹的初速——每秒2000米以内。传统炮弹已有600多岁高龄，性能已是极致，若它把吃奶的劲全使出来，炮口初速最快也就每秒1800米左右。而接着就要上台的电磁炮就不同了，国外的试验性电磁炮，已经可将3.1克重的弹丸加速到每秒10100米。电磁炮是一种无需弹药，仅靠电能就能发射的炮弹。从化学能转到电能，自此，人类的武器系统再次跨上了一个新台阶。

电磁炮是炮的最高境界吗？至少目前是。

电磁炮的原理

电磁炮的原理很简单，就是利用电磁力来发射炮弹。小时候，我们常常想把两块磁铁接合在一起，却发现它们之间有时会产生很强的排斥力，就算我们用力让它们挨在了一起，可稍微一松手，就又被弹了出去。这个“弹”出去的过程，让很多人为之着迷，因为大家会情不自禁地想，也许可以用磁力来发射炮弹。事实也正是这样！?

然而，再强大的磁铁，其力量也不足以把炮弹发射的很远，不过，法拉第先生说：别急，还有我！

变化的磁场能产生电场，这是所有发电厂能发电的原因。反过来，变化的电场能生出磁场，这是所有电动机的原理。19世纪，英国科学家法拉第发现了电磁感应定律，如果给位于磁场中的导线通电，则这根导线将会受到一个推动力。于是，人们想，假如把磁场中的通电导线换成一发炮弹，那么，炮弹岂不是就有了动力！

接下来就好办了，因为能产生多大的磁力，取决于我们能提供多大的电流。也就是说，电流越大，电磁力就越大；而电磁力越大，就越能把炮弹推向更远的地方。

电磁炮的初速可以达到一个极其惊人的高度，这给电磁炮带来了很多巨大的优势，而这种优势是传统火炮难以望其顶背的。

 

电磁炮尾部那些粗粗的电线。

 

天下武功，唯快不破

速度快，飞行时间必然会缩短。夜长梦多，炮弹飞行的时间越长，受到不利因素（如突然出现的上升气流）影响的几率就越大。所以飞行时间越短，打击精度就越大。美军实验数据显示，用炮弹初速为1300米/秒的高射炮，打飞行速度为250米/秒或500米/秒的飞行器，其成功率分别是60%和20%，而用初速为4000米/秒的电磁炮打，成功率可达100%。

初速快的另一个好处是射程远，传统炮弹的射程一般都以数十千米计，而电磁炮则很容易超过这个射程，达400千米以上，可与短程导弹相媲美。射程远带来的一个巨大好处是，可以躲在敌方的打击范围之外打击敌人。

电磁炮巨大的初速隐含着巨大的动能。2010年12月，美国海军试射电磁炮，把9.1千克铝制弹头加速到5倍音速射出，试射弹头所携带的能量高达33兆焦耳。而1兆焦耳能量相当于1吨重汽车以160公里时速撞上一堵墙。美国接下来将开展炮口动能为64兆焦耳的电磁炮样机研制工作。

 

上图为电磁炮击中目标瞬间。

 

电磁炮的弹头具有如此大的动能，以致弹头不用装填弹药，光靠动能就能带来毁灭性打击。而又因为弹头可以不用装填弹药，导致弹头的体积只有传统弹头的八分之一，重量仅为十分之一。如此小的体积和重量，意味着武器系统的携弹量可以提高十倍以上。另外，弹头没有弹药，也就意味着不会发生爆炸，那么装载这样的炮弹是非常安全的，不会引发意外的爆炸事故，从而可以大幅减少安全防范措施。

天生一副好基因

因为电磁炮是靠电磁力推动，那么，可以精确地调节电流电压，从而也就可以精确地控制炮弹的加速时间和加速力大小。这又为精准打击提供了条件。同时，也避免了能量的浪费。传统的炮弹用药包来发射，而药包是固定的，难以调整药量，且每个固定药包的药量很难做到完全相等，这又必然会带来射击误差。跟传统火炮相比，电磁炮更具有精确打击的“好基因”。

 

 

 

上图表示，传统炮弹使用不同的药包组合，从而达到不同的射程。

 

 

 

炮弹的成本导弹的射程

传统炮弹使用化学能，电磁炮则是电能，两相比较，火炮发射药产生每兆焦耳能量需要10美元，而电磁炮只需要0.1美元。打仗就是打钢铁，打经济，如果我方用1美元的弹药产生的杀伤力，敌方需要用100美元才能产生与我相等破坏力，那么，敌方可能会在我之前早早地破产。美国海军研究局称，该武器可在6分钟之内将炮弹打到400千米远的地方！的确是一种“以炮弹的成本达到导弹射程”的致命武器！

材料是最大的难题

电磁炮威力巨大，初速快，但这也因此带了一些棘手的问题。一是发射能量巨大的电磁炮，会产生大量的热量，这个热量足以融化炮管，所以，找到可重复利用的炮管是一个紧要的问题。二是弹丸本身的材料难题，必须保证弹丸在超高速飞行的时候不会变形或烧毁。三是制导问题，美国的“亚瑟王神剑”精确制导炮弹内置gps接受装置，可要是把这些电子元件装在电磁炮弹头里，因为初速极高，弹头内的任何电子元件都将承受45000个G的过载，电子元件的生存环境极其残酷。最后则是体积问题，现在的电磁炮体积依然庞大，必须进一步减少体积，才可能大规模地安装在各种战舰上。

 

 

 

工作人员正在吊装一门电磁炮。

 

虽然面临的问题还比较多，但是我们有理由相信，电磁炮必然会走向成熟。恩格斯说：“社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”

我们不期望电磁炮频繁地用在未来战场的残酷厮杀上，但事实一次又一次地告诉我们，对先进武器的研究总是会推动整个科学的发展，从而给普通民众的生活带来极大的便利。世界上第一台计算机的出现是为了更快地计算炮弹弹道；而互联网的诞生是也是出于战争防御的因素，即提供一个分散的通讯网络，即使一些地点被核武器摧毁也能正常工作。