還記得初看《變形金剛2》時，美國驅(qū)逐艦使用電磁炮轟擊金字塔上的大力神，電磁炮的巨大威力連龐大的大力神都能撼動，這一幕使小強(qiáng)哥對電磁炮產(chǎn)生了濃厚的興趣。通過了解才發(fā)現(xiàn)，原來我國已經(jīng)研制出了電磁炮，并且進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先世界各國，不過也有人稱中國電磁炮就是一場騙局，那么真正的情況到底是什么樣的呢？

《變形金剛》美國驅(qū)逐艦使用電磁炮轟擊金字塔上的大力神

電磁炮的工作原理

說到電磁炮，我們先來了解一下其工作原理。電磁炮就像是一臺特殊的電動機(jī)，炮身相當(dāng)于電動機(jī)的“定子”，炮彈相當(dāng)于電動機(jī)的“轉(zhuǎn)子”，電磁炮的炮身是兩條長長的平行銅導(dǎo)軌，而炮彈就夾在這兩條導(dǎo)軌的中間。

發(fā)射時先向其中一條導(dǎo)軌通電，電流流經(jīng)炮彈后再從另一條導(dǎo)軌返回，這樣就可以使電流通過定子上的線圈而產(chǎn)生電磁力，而轉(zhuǎn)子就在電磁力的推動下高速運(yùn)轉(zhuǎn)起來。由此產(chǎn)生的電磁力推動著炮彈沿著導(dǎo)軌高速前進(jìn)，最終發(fā)射出去。簡單來說，就是利用強(qiáng)大的電磁力推動炮彈高速前進(jìn)，并以此摧毀目標(biāo)。

?

不同類型的電磁炮

最早出現(xiàn)的是線圈炮，它僅由加速線圈和炮彈線圈組成.在發(fā)射時，需要先將加速線圈固定在電磁炮的炮管中，之后再接通交變電流，這樣就能在炮管中產(chǎn)生一個小的交變磁場。

炮彈中的彈丸線圈在這種環(huán)境下會產(chǎn)生感應(yīng)電流，交變電流與感應(yīng)電流相互作用，就能夠產(chǎn)生電磁力，炮彈便由電磁力推動前進(jìn)。后來又研發(fā)出了軌道炮，它的工作原理就如前面我們講的那樣，由于軌道炮是電磁炮最常見的樣式，所以電磁炮有時也被稱為電磁軌道炮。

?

后面要介紹的兩種電磁炮光聽名字就比前兩種更為先進(jìn)，分別叫做電熱炮和重接炮，這兩種電磁炮的工作原理也與前兩種完全不同。

• 電熱炮并不需要特殊的炮管，它只需要在炮管后膛末端安放一個等離子體燃燒器，再給予炮管的兩極高壓，這樣就能使兩極間的等離子體蒸發(fā)，產(chǎn)生的高壓等離子體推動炮彈加速前進(jìn)。其中的等離子體是一種離子化氣體狀的物質(zhì)，是除固體、液體、氣體外的第四態(tài)，它分散在我們身邊的各個角落，具有很強(qiáng)的導(dǎo)電性，并且能夠被磁場所捕捉。
• 最新的重接炮甚至連炮管都不需要，但它要求炮彈在進(jìn)入重接炮前需要有一定的初速度，長方體形的炮彈在進(jìn)入重接炮后，上下兩個矩形線圈給予其極強(qiáng)的強(qiáng)磁場力，推動炮彈發(fā)射。

?

電磁炮的發(fā)展歷程

電磁炮這種高精尖的武器，很難想象在20世紀(jì)初就有人能夠產(chǎn)生這樣的構(gòu)想。1901年，挪威物理學(xué)家伯克蘭教授首次提出了“電火炮”的概念，并且通過給一臺電動機(jī)的線圈注入直流電的方式，將一個500克的彈丸加速到了50米每秒，這一個小裝置也成為了電磁炮的雛形。

克里斯蒂安·伯克蘭

在兩次世界大戰(zhàn)期間，各類武器都發(fā)生了前所未有的質(zhì)變，但是電磁炮卻是一個例外，它并沒有進(jìn)行太多的突破。德國的漢斯萊在實(shí)驗(yàn)中將一個10克的彈丸加速到了1.2公里每秒，但由于這種電磁炮太過于小型化，在真正的戰(zhàn)場上作用并不明顯，所以也沒有在戰(zhàn)場上服役。

直到20世紀(jì)70年代，澳大利亞科學(xué)家研制出一款電磁發(fā)射裝置，它能夠?qū)?克重的塑料塊加速到6公里每秒的速度，并且在多次改良后，能夠?qū)⒁粔K318克的炮彈加速到4.2公里每秒。這次實(shí)驗(yàn)中使用的單極發(fā)電機(jī)是一次極大的進(jìn)步，這讓各國軍方重視起電能在未來戰(zhàn)爭中的重要作用，美國防部也因此成立了"電磁炮聯(lián)合委員會"，協(xié)調(diào)軍隊(duì)、能源部、國防原子能局及戰(zhàn)略防御倡議機(jī)構(gòu)分散進(jìn)行電磁炮的研究工作。在冷戰(zhàn)時期，美國將電磁炮的研究工作作為其“星球大戰(zhàn)”的重要一環(huán)，更將其視為對抗核彈的秘密武器。

線圈式電磁炮

2005年，美國重啟電磁炮研究計(jì)劃，并在五年內(nèi)投入了2億多美元。

2010年12月，美國研發(fā)的電磁軌道炮在海軍試射中，將電磁炮彈以1700米每秒的速度射向200公里以外的目標(biāo)。這次發(fā)射產(chǎn)生的能量高達(dá)33兆焦耳，要知道1兆焦耳的能量就相當(dāng)于一輛1噸重的汽車以160公里每小時的速度行駛。經(jīng)過不斷探索，美國已在2014年就已經(jīng)研發(fā)出了超過7倍音速的電磁炮了。

?

我國在電磁炮的研發(fā)起步階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國家，直到20世紀(jì)80年代初我國科研部門也僅僅是聽說過有電磁炮這樣一種武器。

盡管毫無經(jīng)驗(yàn)，外國封鎖也十分嚴(yán)重，我國物理研究院的科學(xué)家們還是在有限的資料下研制出了電磁軌道炮的實(shí)驗(yàn)裝置，盡管這臺機(jī)器僅能將0.34克的彈丸加速到1.68千米每秒，但是這也是我國科研院士們智慧的結(jié)晶。

而到了1988年，我國等離子體物理研究院就研發(fā)出了將50克的彈丸加速到3公里每秒的電磁裝置，進(jìn)展可以說是十分迅速了。經(jīng)過20多年的研究，2007年我國超高速電磁炮已經(jīng)進(jìn)入了試用階段，其中一種電磁炮是口徑20毫米左右的車載反坦克電磁炮，它可以把超過120克的實(shí)心穿甲彈加速到3.5公里每秒以上，射速可達(dá)10到15發(fā)每分鐘。這種炮彈初速極高，能夠完全擊穿所有主戰(zhàn)坦克的裝甲，它的威力就相當(dāng)于用重型機(jī)槍掃射普通汽車。在伊拉克戰(zhàn)爭時期，曾有一輛M1A2美國主戰(zhàn)坦克的側(cè)甲上有一個12.7毫米的神秘彈孔，雖然這肯定不是我國電磁炮造成的，但是我們可以猜想，其他國家的類似裝備大概已經(jīng)進(jìn)入使用階段了。

?

據(jù)實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為50克、速度為3公里每秒的電磁炮，足以擊穿25毫米厚的裝甲。2018年我國再次進(jìn)行測試，成功將電磁炮彈加速到2.6公里每秒，并且能夠準(zhǔn)確擊中200公里外的目標(biāo)。同年，軍報(bào)新聞證實(shí)，電磁炮項(xiàng)目作為核心項(xiàng)目正在全力研發(fā)當(dāng)中，甚至有報(bào)道稱，電磁炮將安裝在055型驅(qū)逐艦上使用。

055驅(qū)逐艦

電磁炮如此耗財(cái)耗力，為何各國還在爭相研制呢？

先進(jìn)的武器數(shù)量眾多，電磁炮能夠脫穎而出也是有原因的。

• 電磁炮的脈沖動力是普通火炮的10倍，超高的速度能夠攔截幾乎所有傳統(tǒng)導(dǎo)彈。
• 其次電磁炮炮彈是由電磁力推動，這樣炮彈受力十分均勻，發(fā)射時更加穩(wěn)定，命中精度也更高。
• 再就是電磁炮發(fā)射時不會產(chǎn)生煙霧和火光，發(fā)射時更加隱蔽，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。
• 最重要的就是電磁炮發(fā)射的價格極低，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。

?

不過以現(xiàn)在的技術(shù)而言，電磁炮還是有許多難以克服的缺陷。電磁炮作為一種具有高能量的武器，發(fā)熱是其最大的弊端，這就需要有強(qiáng)力的制冷裝置。而如果運(yùn)用這種大型的制冷裝置，武器的靈活性又會有所降低，真是讓人難以抉擇。

高能量發(fā)射也會對電磁炮本體造成熱侵蝕和電磁侵蝕，例如美國海軍33兆焦耳電磁炮的壽命僅有100發(fā)。其次是現(xiàn)有技術(shù)的電磁炮無法安裝制導(dǎo)系統(tǒng)，就算是打擊50公里外的目標(biāo)都難以命中。同樣是因?yàn)榧夹g(shù)原因，現(xiàn)有的電磁炮還是無法擺脫炮彈小型化的問題，畢竟小型炮彈對敵方造成的打擊還是有限的，只有將炮彈口徑增大，才能對敵方進(jìn)行更加全面的打擊。

?

綜合來看，電磁炮將來肯定能夠成為在進(jìn)攻和防守兩端均表現(xiàn)優(yōu)異的強(qiáng)大武器。它不僅能夠憑借超高的速度、極強(qiáng)的穿透性以及精確的系統(tǒng)制導(dǎo)對各種導(dǎo)彈和戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行封殺，同時也能夠?qū)撤綉?zhàn)艦和海岸堡壘進(jìn)行迅速且隱秘的打擊。

作為新興的武器大國與強(qiáng)國，我國在電磁炮領(lǐng)域雖然起步比西方國家要晚上許多，但是歷代科學(xué)家們經(jīng)過不懈的努力，我國終于在電磁炮領(lǐng)域跟上了先進(jìn)國家的步伐，甚至能夠領(lǐng)先于其他國家，這一切都離不開他們的默默付出。小強(qiáng)哥堅(jiān)信，未來我國定能在電磁炮這一領(lǐng)域繼續(xù)沖擊，成為世界上最先掌握并使用這一強(qiáng)力武器的國家。


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情
?