不用火药的炮——电磁炮

有很多种“大炮”。我们熟悉鞭炮、钢炮、大炮等等。我们经常把它们与“火药”联系在一起，因为大多数现存的武器都使用火药产生的化学能来推动射弹前进。21世纪，世界各国为扩大武器范围进行了不懈的努力。随着射程的增加，武器的体积和重量急剧增加，机动性受到严重影响。增加射程的重要措施之一是增加初速。目前，榴弹炮的初速不到900米/秒，最先进的坦克炮的初速接近2公里/秒的极限，当技术投入的回报越来越少时，有另一个更有前途的系统来替代它。今天，用电能代替化学能来制造电能武器将从根本上改变这种状况。它将带来武器发展史上的一场伟大革命。

“电磁枪”是一种新的替代品。我们知道，当螺线管被直流电激励时，螺线管产生与条形磁铁相同的磁场。螺线管的一端是北极，另一端是南极。电流越大，磁场就越强。你知道电磁枪是如何发射炮弹的吗？

一、电磁枪的制造原理

当螺线管被强瞬时电流激励时，它可以在短时间内释放能量，并将炮弹送出枪管。电磁炮的电源中有一个大容量的电容器。首先，电容器充电，然后电容器瞬间放电。此时，螺线管中的磁场可以瞬间达到0.1特斯拉的磁感应强度。强大的瞬时磁感应强度可以将由铁磁材料制成的壳体吸入螺线管，然后壳体将向前冲出桶口并通过惯性射出。

以上只是简单描述了感应电磁枪的原理，真正的电磁枪要复杂得多，磁场是由多级螺线管感应的强磁场，也就是说，当外壳通过第一级螺线管的出口时，它就是第二级螺线管的开始。当外壳离开第二级螺线管的出口时，它也是第三级螺线管的开始...这样，通过多级接力加速，壳体可以获得很大的加速度。当它离开枪口时，炮弹可以射得很远。

二、电磁炮的发展

早在1845年，电磁枪的研究就开始了。当时，有人缠绕了一些线圈，线圈中产生的电磁力击中了近20米外的一根金属棒。1901年，挪威物理学家伯克兰创造了第一个电磁线圈，它可以将10公斤的抛射体加速到每秒100米。10米长的电磁炮仍然在挪威奥斯陆的博物馆展出。

1920年，法国人威尔罗索斯再次发明了轨道炮。电磁枪真正实质性的进步是在20世纪70年代。20世纪70年代，澳大利亚国立大学开发了一种电磁炮，首次成功地将3.3克的射弹加速到5.9公里/秒。1982年，他们制造了一种更强大的电磁炮，将2.2克的射弹加速到10公里/秒，远远超过了传统射弹的飞行速度。

1980年，美国研究人员用电磁炮成功发射了一枚飞行速度为4.2公里/秒的317克炮弹。1987年，美国研制了一种“雷电”电磁炮，在实验中把射弹加速到6公里/秒。1991年，美国研制了一种移动式多电磁炮，1994年研制了一种反战术导弹电磁炮。

三、电磁枪的特点和用途

与常规火炮相比，电磁气泡具有以下特点:

(1)电磁炮利用电磁力做功作为发射能量，不会产生强烈的冲击波和扩散烟雾，隐蔽性好。电磁炮可以根据目标的性质和距离来调整和选择合适的能量来调整射弹的射程。

(2)电磁枪没有圆桶。弹丸体积小，重量轻，这使得它在飞行中的空气阻力非常小。因此，电磁炮射击稳定性好，初速高，射程远。此外，电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头装有激光制导或其他制导装置，因此发射精度高。

(3)从发射能量的成本来看，常规发射药产生1兆焦耳能量的成本为10美元，电磁炮为0.1美元。此外，电磁枪还可以省去枪的弹药筒和发射装置，因此重量更轻、体积更小、结构更简单、更安全、更可靠、运输和后勤保障更方便。

四、电磁枪的军事用途

(1)用于天基反导弹系统:电磁炮因其极高的初速可用于摧毁低轨道卫星和空间导弹，还可拦截船只和装甲发射的导弹。因此，电磁炮已经成为美国“星球大战”计划中的一项主要研究任务。

(2)用于防空系统:美国军方认为电磁炮可以用来代替高射武器和防空导弹执行防空任务。美国正在开发长度为7.5米、发射速度为500发/分钟、射程为几十公里的电磁炮，以取代舰船上的“火神方阵防空系统”。它不仅能攻击空中的各种飞机，还能远距离拦截空对舰导弹。

(3)对于反装甲武器:美国射击试验已经证明电磁炮是对付坦克装甲的有效手段。质量为50克、速度为3公里/秒的射弹可以穿透25.4毫米厚的装甲，是非常好的反装甲武器。

(4)改装常规火炮:随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口安装电磁加速系统可以大大提高火炮的射程。美国利用这项技术将火炮射程增加到了150公里。

V.电磁炮展望

航天飞机耗资巨大，而“太空电梯”并没有完全解决材料问题。在现有技术的框架内没有廉价的空间发射手段，这是真的吗？答案是没有。科学家想到电磁枪。

轨道由两个导体组成，中间放置一个外壳，这样电流可以通过这三个导体形成一个回路。该装置被置于磁场中，外壳被通电，外壳将加速向前飞行。1980年，西屋公司为《星球大战》制造了一种实验性电磁枪。它把质量为300克的外壳加速到大约4千米/秒。如果它在真空中，速度可以提高到8~10千米/秒，这已经超过了第一宇宙的速度，被认为是一种新型的空间发射装置。

用电磁炮发射宇宙飞船的初步计划。

电磁枪的主要缺点是功耗高。如果重1.0公斤的射弹以3公里/秒的速度发射，它将需要200多万千瓦的能量。因此，很难装备中小型作战平台。目前，电磁炮必须从实验室走向战场，还有许多技术问题没有得到很好的解决。等待学生的发明！