電磁炮：研制百年初露頭

大家可能還記得，在大片《變形金剛2》中，為了對付霸天虎，美軍采用了一種神秘的大威力武器——從大洋上的驅逐艦發射超高速炮彈，擊中了正在埃及金字塔頂上搞破壞的霸天虎大力神，一下子就把大力神打落在地。

影片中這種武器快速、精準、威力十足。它是什么武器呢？它就是電磁炮。

別以為電磁炮只存在于科幻電影中，實際上，人們研究它已經有上百年歷史了。最近一些年，中國、美國等國紛紛取得突破，有人分析認為，電磁炮離走入實戰已經為期不遠了。

那么，電磁炮是一種怎樣的武器？它與傳統火炮相比，優勢何在？

火炮不斷發展

從古至今，人類一直試圖把東西投得更遠。古代軍事家先后發明了弓、弩、投石器等遠程攻擊武器，后來，火藥橫空出世，于是，武器系統的能量便從機械能轉變到了化學能。

但還沒完——

火藥在炮筒里爆炸，產生大量高溫高壓氣體并快速膨脹，從而把彈頭推送出去，這個現象告訴我們，彈頭離開炮口時的初速度，取決于氣體的膨脹速度?；瘜W能雖然威力巨大，但也有極限，那就是火藥煙氣的最大膨脹速度無法超過每秒2000米，這就從理論上封死了傳統火炮的初速——每秒2000米以內。傳統火炮已有600多“歲”的“高齡”，在性能上已經達到極致。就算它把吃奶的勁全使出來，炮彈的炮口初速最快也就每秒1800米左右。該怎么突破這個極限呢？

那就要看電磁炮的了。軍事專家曾做過試驗，用電磁炮將3.1克重的彈丸加速到每秒10千米，遠遠超過傳統火炮。

電磁炮的原理

電磁炮是一種無需火藥，僅靠電能就能發射炮彈的武器。從化學能轉到電能，人類的武器系統再次跨上了一個新臺階。

電磁炮的原理很簡單，就是利用電磁力來發射炮彈。磁力我們都很熟悉，很多同學還會說：磁鐵異性相吸、同性相斥。也許你玩過這樣的游戲——想把兩塊磁鐵合在一起，卻發現磁鐵同性之間會產生排斥力，就算用力把它們捏在一起，可一松手，就會被彈開。這個“彈”出去的過程，讓不少軍事專家情不自禁地想，是不是可以用磁力來發射炮彈呢？

事實也正是這樣！

然而，再強大的磁鐵，其力量也不足以把炮彈發射得很遠。

1831年，法拉第發現了磁與電之間的相互聯系和轉化關系。原來，變化的磁場能產生電場，反過來，變化的電場也能生出磁場。軍事學家們由此想到，假如用電生磁的原理來發射炮彈，炮彈豈不是就有了動力？

這樣做的好處在于，能產生多大的磁力，取決于能提供多大的電流。也就是說，電流越大，電磁力就越大；而電磁力越大，就越能把炮彈推向更遠的地方。這樣一來，只要我們瞬間提供超大電流，就可以產生超強的電磁力，那么電磁炮的初速可以極其驚人，遠遠超過傳統火炮。

加速加速再加速

炮彈飛行速度快，飛行時間必然會縮短，留給敵方的反應和規避時間就短，打擊精度就會提高。據研究，用炮彈初速為每秒1300米的高射炮打飛行器，成功率約為60%，而用初速為每秒4000米的電磁炮，成功率可超過90%。

初速快的另一個好處是射程遠。傳統炮彈的射程一般為幾千米到幾十千米，而電磁炮彈的射程可高達400千米以上，可與短程導彈相媲美。射程遠帶來的一個巨大好處，是可以躲在很遠的地方打擊敵人，讓敵人“看不見摸不著”。

擁有極高初速的電磁炮彈，蘊含著巨大的動能。2010年，美國海軍試射電磁炮，把9.1千克的彈頭加速到極高速度射出，試射彈頭所攜帶的能量高達33兆焦耳。1兆焦耳能量相當于1噸重的汽車以160千米的時速撞上一堵墻。電磁炮的彈頭具有如此大的能量，光靠動能就能帶來毀滅性打擊。

其他優點

除了彈丸初速高，電磁炮還有很多其他優點。

首先，它是靠電磁力推動炮彈的，那么，可以通過精確地調節電流和電壓，實現精確控制炮彈的加速時間和加速力，這能夠大大提升打擊的精準。

其次，因為電磁炮不需要火藥，不僅不會發生意外爆炸，十分安全，而且體積和重量大大縮小，這意味著武器系統的攜彈量可以提高好幾倍。

再次，傳統炮彈使用化學能，需要配置火藥，還需要用銅、鋼等金屬把火藥、引信等裝起來，成本比較高。而電磁炮采用電能，無需那些材料，可以大大降低成本。據稱，電磁炮發射一發炮彈的成本僅有普通火炮的1%。

最后，電磁炮不需要火藥燃燒和爆炸，因此造成的噪聲非常小，而且幾乎沒有火光和煙霧，可以在一定程度上提高隱蔽性。

面臨許多難題

電磁炮的威力巨大，初速快，得到了不少軍事專家的青睞，但目前它也面臨一些棘手的問題。

一是發射能量巨大的電磁炮彈，會產生大量的熱，甚至足以熔化炮管，所以，找到耐熱、耐磨、可長期重復利用的材料用來制作炮管，是個緊要的問題。

二是彈丸本身速度很快，在發射和飛行過程中也容易變形甚至熔化，必須采用合適的材料，保證彈丸在超高速飛行時不變形。

三是發射電磁炮彈時需要耗費大量的電，這對武器系統的能源供應也是一個考驗。

雖然還面臨著一些問題，但是有理由相信，電磁炮必然會走向成熟。