“戰爭之神”新秀

2012年2月底美國海軍宣布，弗吉尼亞州達爾格倫研究中心成功試射了第一部電磁軌道炮（或稱為軌道式電磁炮）。根據其公布的信息，這次試射原型炮的主要目的是評估炮管壽命和整體結構，如果開發成熟，電磁炮將能顯著加強海軍的多任務能力，如為近岸軍事行動提供更精確更迅速的遠程火力支援、攔截敵巡航導彈或彈道導彈、攻擊敵方艦只等。

高新軍事技術發展到21世紀，諸如遙感炮、電磁炮、次聲炮、化學物質炮等相繼嶄露頭角，這些新型炮兵武器的理論殺傷破壞力遠遠超過以往的常規炮彈，特別是電磁炮，已成為炮兵這一“戰爭之神”家族里令人矚目的新秀。一般意義上的電磁炮利用電磁能或電熱能發射高動能彈丸，具有初速高、加速快、飛行時間短、火力猛、抗電子干擾能力強、毀傷效果好等優勢，可以打擊各種遠距離高機動目標，無疑擁有廣闊的發展前景。

研發構想與進展

19世紀，英國科學家法拉第發現，如果讓導線在磁場中作切割磁力線的運動，導線會產生電流；如果給位于磁場中的導線通電，這根導線將會受到一個力的推動。這就是著名的法拉第電磁感應定律，由此促進了發電機和電動機的研制。而電動機產生的強勁扭矩進一步促使科學家和軍事家思考：如果把磁場中的這根導線換成一個導軌，上面再擱一枚炮彈，或者干脆把導線換成一枚可導電的炮彈，這枚炮彈能不能直接發射出去呢？

1901年，挪威奧斯陸大學的克里斯廷·伯克蘭教授制造出世界上第一臺電磁發射器，并申請了第一項電磁炮的專利。他制造的最強效果的電磁炮能夠將10千克質量的鐵制炮彈加速到80~100米/秒，但由于無法獲得理想的動力——強大的脈沖電源，不得不放棄研究。但人們對電磁炮依然孜孜以求，20世紀60年代美國和澳大利亞的科學家發現，通過瞬間釋放高速旋轉的飛輪所蘊含的能量，可以獲得強大的脈沖電源，這也成了電磁炮研究的新契機。1980年美國西屋公司為“星球大戰”計劃建造了實驗型電磁炮，設想將其發射到太空，能把質量300克的炮彈加速到8~10千米/秒（近30倍音速），所有的航天器（小到幾千克的微型衛星，大到幾百噸的空間站）都將被炮彈撞擊成碎片。2004年7月，美國海軍成功進行了電磁炮的海上發射試驗，驗證了電磁發射器以超音速發射彈丸的全過程，試驗用彈丸及其軟殼由美海軍水面戰中心設計制造，但試驗系統尺寸僅是未來原型機的1/8，美國海軍的最終目標是建造彈丸初速2500米/秒、射程370公里的電磁炮。

2006年美國參政兩院撥款約6000萬美元，由美國海軍、陸軍和五角大樓未來研究局聯合開發這款新概念武器，當時初步構想的測試包括33兆焦耳炮口能量射擊，而1兆焦耳大致相當于1噸重的車輛以160公里/時的速度沖撞墻壁所釋放出來的能量，彈丸由此可實現180公里射程，將能讓軍艦與危險目標保持“安全對峙距離”。

據外媒報道，今年的試射表明，美國海軍已經基本掌握了初級的電磁炮技術，其炮彈初速可達2000米/秒左右，射程近180公里，而檢驗該炮可行性的核心指標則是發射臺炮膛——封裝雙軌和移動部件的保護罩材料是否耐用，能否保證支持到100次發射后再更換。顯然，電磁炮的技術正不斷取得進展，將使未來的海軍火力支援模式和下一代水面艦艇的作戰任務發生巨大變革。

可以預見，發射動能彈丸的電磁炮將成為未來戰場上強有力的殺傷武器，而把電磁炮的概念進一步外延，以電磁波本身為“炮彈”，同樣是令人感興趣的研究方向。電磁波是指迅速變化的電磁場在空間的傳播，這種輻射可能對人體造成損害，更能輕易破壞電子設備。根據波長不同，電磁波通常可以分為射頻（無線電頻譜）和光頻兩種，電磁波武器通常是指射頻段的武器。由于電磁波的速度高達30萬千米/秒，全天候性能強，穿透性好，也越來越受到各國軍方重視。

性能特點

電磁炮之所以會受到各國關注，主要在于由它發射的彈丸具有普通火炮炮彈所無法比擬的優勢。

首先是速度快。普通火炮炮彈的飛行速度最高不過1800米/秒左右，而電磁炮彈丸的速度可達其3倍以上。如果電磁炮在地面上部署，當彈丸以5千米/秒左右的速度射出時，可攔截速度4馬赫以下的戰術導彈，至于一般的亞音速/跨音速巡航導彈和作戰飛機，更是不在話下；彈丸速度達5～7千米/秒時，可在戰略彈道導彈的中段和末段對其實施有效攔截；彈丸速度達6～10千米/秒時，可直接命中300～1000千米高度的低軌道衛星；如果彈丸速度超過12千米/秒，那么就可以打擊負責導航定位、戰略預警、通信等高軌道衛星。如果將電磁軌道炮部署在太空，其性能潛力將更加驚人，若彈丸速度達到5～10千米/秒，就可以對戰略彈道導彈實施中段攔截；若彈丸速度達到10～15千米/秒，可有效實施戰略彈道導彈助推段后期攔截，若彈丸速度達20千米/秒，則能對戰略彈道導彈實施有效的助推段初期攔截。

其次是威力大。巨大的速度往往意味著巨大的動能，一般電磁炮彈丸的動能是同等質量普通火炮炮彈的9倍以上。因此哪怕不用炸藥，僅僅通過直接撞擊即可將目標徹底摧毀。美國試驗型電磁炮的打靶結果表明，發射一枚重約50克的電磁炮彈丸，當其速度為3000米/秒時，就能有效穿透25.4毫米厚的裝甲。

此外，電磁炮彈丸極高的飛行速度可以明顯減少炮彈的飛行時間，使炮彈不易受到干擾，某種程度上保證了炮彈的精度。電磁炮彈丸由于靠動能即可實現有效殺傷，相應減輕了重量，往往幾克至幾百克即可，簡化了后勤工作。

至于前述提到的以電磁波充當“炮彈”的微波武器，當前主要研究方向是破壞敵方電子設備，使其喪失作戰效能：當微波功率較小時，可以干擾相應頻段的雷達、通信、導航設備的正常工作；功率稍大時，可使電子系統設備中的元器件失效或燒毀；功率較大時，微波輻射會形成瞬變電磁場，使金屬表面產生感應電流，進而通過天線、導線、電纜以及各種開口、縫隙耦合到衛星、導彈、飛機、艦艇、車輛等內部，使元器件產生狀態反轉、擊穿、誤碼、記憶信息喪失等故障；功率極高時，電磁波會在很短的時間內使目標受到極高熱量，甚至能夠提前引爆裝藥，隱蔽地殺傷敵方有生力量。

未來戰場上，雷達隱身目標將逐漸增多，其主要隱身原理是減少敵方雷達波的正常反射，即采用特殊外形和吸波材料制造，并在表面覆有吸波涂料。但雷達隱身目標遇到強度比雷達波高出幾個數量級的微波波束武器，結局就大不一樣了——輕者，敵方武器瞬間被加熱，導致效能嚴重失常；重者，高溫使敵方武器快速融化，變為一縷青煙。而且當前武器裝備主要由金屬材料制成，對微波能量的吸收較少，故微波波束武器的摧毀效果更加顯著，尤其適合針對雷達隱身目標。

電磁炮家族簡介

據有關資料介紹，世界軍事強國正在進行試驗的廣義上的電磁炮主要有以下幾類。

一、微波波束電磁炮。這是指利用定向輻射的高功率微波波束來殺傷目標的武器，由于相關技術復雜，目前尚未達到實用階段。微波波束電磁炮適合攻擊的目標種類極多，既包括人員等有生力量，還有任何裝備了現代化電子設備的武器系統。在對人員的殺傷方面，微波波束電磁炮的殺傷機理可分為“非熱效應”和“熱效應”兩類：“非熱效應”是指當微波照射強度較低時，易使電子設備的操縱人員、飛機駕駛員以及炮手、坦克手等產生生理功能紊亂（如煩躁、頭痛、記憶力減退、神經錯亂乃至心臟功能衰竭，20世紀70年代，美國曾多次抗議蘇聯用試驗型微波武器照射美國駐莫斯科大使館，使其工作人員的健康受到損害），也容易導致武器的電子系統失靈；“熱效應”是指在高功率微波照射下，人體皮膚急劇灼熱，視覺暫時失明，甚至皮膚組織嚴重燒傷而致死。據稱，蘇聯研究人員曾把山羊當作“活靶”，進行強微波照射試驗，結果1公里以外的山羊頃刻間“飲彈身亡”，2公里外的山羊則迅速癱瘓倒地，喪失活動能力。

二、電磁脈沖電磁炮。這是一種利用核爆炸或其他方法產生的能量（相當于幾十次閃電），形成強電磁脈沖來破壞敵方雷達、通信系統等電子設備的武器。1961年10月，蘇聯在新地島上空35千米處進行空爆核試驗，氫彈不僅毀滅了爆心附近的一切，還出乎蘇聯科研人員意料，對數千千米范圍內的電子系統產生沖擊，蘇軍部分地面防空雷達被燒壞，數千千米距離的通信中斷，部隊1個多小時內處于失去指揮狀態。無獨有偶，1962年美國在太平洋約翰斯頓島進行空爆核試驗后，距該島1400千米之遙的檀香山卻陷入一片混亂——防盜報警器響個不停，街燈熄滅，動力設備上的繼電器一個個被燒毀……經過幾年的研究，才發現這是氫彈爆炸所產生的電磁脈沖造成的惡果。

三、電熱式電磁炮。電熱式電磁炮屬于一種綜合性武器，炮彈的加速能量部分仍源于化學發射藥，部分則源于電能。一般來說，電熱式電磁炮能使彈丸達到的初速要低于“純粹的”電磁炮，但也具有一系列優點，如電源的體積小、所需功率低、結構更加可靠，電源乃至整體武器的造價也較低，而且對比傳統火炮的優勢仍然較明顯。因此，電熱式電磁炮較之“純粹的”軌道式/同軸式電磁炮更有可行性，也被美、法、德等國重視研制。

四、同軸式電磁炮。同軸式電磁炮的主要結構特點就是炮彈表面纏繞著雙股線圈，“身管”實際上是另一個環形線圈構件，炮彈通常沿這個“身管”內部運動，那么“身管”線圈和炮彈表面線圈之間的相互作用就會轉化為動能，促使炮彈高速移動。據稱，同軸式電磁炮消耗電能相對較小，并且有可能發射彈體較長的炮彈，理論上初速和穿透力更強。美、法等國已經建成同軸式電磁炮樣炮，進行了比較扎實的基礎研究。

五、軌道式電磁炮。軌道式電磁炮的主體由兩根相互隔絕的平行軌道組成，再把表面覆以金屬涂層的炮彈置于兩根軌道之間。發射時，將特制電源與軌道接通，在直流電的作用下，彈丸表面的金屬涂層開始蒸發，形成電弧，由此產生的強磁場會和電弧相互作用，推動炮彈沿軌道向前滑動，當前設備條件理論上能使彈丸速度達到5千米/秒。

科學界構思出的軌道式電磁炮電源有5種，即脈沖單極發電機、電容存儲器、補償式交流發電機、磁場壓縮發電機和脈沖動磁發電機。經過對各種電源結構的軌道式電磁炮進行試驗，目前比較被認同的是脈沖單極發電機和電容存儲器兩種方案，美軍研制的試驗型軌道式電磁炮就是如此，不過為了降低系統體積和重量，美軍一直在研發小型化大功率電源。

展望未來

為了完成武器歷史上的又一次革命——裝備滿足實戰使用條件的電磁軌道炮，美國海軍正在以五年計劃的模式穩步推進研發。其實早在一個世紀前，美國海軍和陸軍就曾試圖應用電磁能來改善傳統火炮的發射速度和射程，隨著特殊合金材料科學的發展，長期困擾科研人員的耐高溫軌道等部件逐漸成為現實。

電磁炮的戰術價值是如此誘人：理論上，艦艇平臺可以投送7.5馬赫初速的彈丸，數秒鐘內擊中來襲導彈，數分鐘內打擊500海里范圍內的固定/移動目標。美國海軍在2011年公布了炮口動能32兆焦的電磁軌道炮可行性演示，令大眾驚嘆，殊不知那僅為預期目標的一半而已：海軍研究辦公室將在2015年進行全尺寸電磁炮（即炮口動能64兆焦發射臺）的性能測試，并計劃在2020~2025年間實現電磁炮的實戰應用，初步構想的裝備平臺是DDG-1000“朱姆沃爾特”級驅逐艦；美國海軍的最終目標則更加宏偉——將所有配備了綜合電力系統的攻擊型艦艇（包括目前處于探討中的新一代核動力艦艇）都裝備電磁軌道炮，屆時其產生的炮口動能將達到90~100兆焦。