电磁轨道炮（什么是电磁轨道炮？）

轨道炮（Rail Gun）：或译做磁轨炮、导轨炮，是电磁炮的一种。电磁炮是利用电磁力产生动能推进弹丸的一种先进的动能杀伤武器，与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。因而引起了世界各国军事家们的关注。自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。轨道炮由两条平行的导轨组成，弹丸夹在两条导轨之间。两轨接入电源，电流经一导轨流向弹丸再流向另一导轨产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的洛伦兹力推动弹丸，达到很高的速度（理论上可以到达亚光速)，轨道炮由法国人维勒鲁伯于1920年发明。

电磁轨道炮是法国人维勒鲁伯于1920年发明。二战中，德国汉斯勒博士开展了对电磁轨道炮的全面研究。到1944年，他研制出长2米、口径20毫米的轨道炮，能把重10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08千米/秒。1945年他又将2门轨道炮串联起来，使炮弹初速度达到了1.21千米/秒。二战期间，日本研究感应加速式电磁炮，并把2千克的弹丸加速到335米/秒。二战之后相当长的一段时内，因材料和电力等关键问题无法从根本上解决，致使电磁轨道炮研究中断了很久。

从70年代起，随着一些技术难题相继被解决，使得电磁炮的研制得以东山再起。1970年德国的哈布和齐默尔曼用单极线圈炮把1.3克的金属环加速到490米/秒。1978年，澳大利亚国立大学物理学家理查德马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的导轨炮，以可供1.6兆安电流的550兆焦耳双层单极发电机为电源，取得了将质量3.3克的塑料弹丸以5900米/秒的高速发射成功的突破性进展。澳大利亚的成功进展，给各国电磁炮研制者以巨大的鼓舞。1978年，美国国防部先后成立了电磁炮发展研究顾问委员会和技术工作组，开始评估电磁炮技术现状及应用潜力，并建议集中和协调国家的资金来发展电磁炮。20世纪80年代美国国防委员会得出“未来高性能武器必然以电能为基础”的结论。1991年，美国防部成立了“电磁炮联合委员会”，协调军队、能源部、国防原子能局及战略防御倡议机构分散进行的电炮研究工作。1992年，美国已把一门口径90毫米、炮口动能9兆焦的电磁炮的样炮推到尤马靶场进行试验。

变形金刚2中的轨道炮

电磁轨道炮有一些突出优点：一是弹丸速度快，精度高，射程远，威力大。弹丸约能在6分钟内飞行200海里，初始速度达到2500米/秒，比普通枪弹的速度快2至3倍。带有巨大动能的弹丸通过直接撞击目标将其摧毁，威力极大。同时极高的飞行速度可以减少炮弹的飞行时间，使炮弹不易受到干扰，保证了炮弹的精度。二是炮弹体积小，重量轻。电磁炮弹几乎不使用推进剂，减少了装药量，所以炮弹的体积只是传统120毫米火炮炮弹的八分之一，重量是其十分之一，这样可显著提高武器系统的携弹量，减少后勤负担。现在的舰船一次只能携带70枚制导导弹，而电磁轨道炮弹则能轻易地一次装载几百枚。三是生存能力强。炮弹几乎不装填炸药，又可减少炮弹在制造、运输、储存方面的安全隐患。

电流方向和运动方向

电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药爆炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：

线圈炮

线圈炮又称交流同轴线圈炮。它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成。根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的。加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流。感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生安培力，使弹丸加速运动并发射出去。一般普通实验室做出的线圈炮不产生洛伦兹力，产生洛伦兹力的是单级同轴线圈炮，一般的线圈炮是给线圈通电使之中心有磁，将目标导体吸引至中心再由惯性所致而抛射出弹体，由于电容瞬间断电，因而不会产生磁力将炮弹吸引回去，一般的小型线圈炮模型都是这样的。

轨道炮

轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸。当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理。质量越大动能越大，威力越大，耗能量越大。

重接炮

重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度。其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙。长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进。重接炮是电磁炮的最新发展形式。

轨道炮试验

电磁炮与常规火炮相比，有以下特点：

电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性。电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程。

电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远。由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度。

从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元。而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便。

电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛。

（一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹，还可以拦截由舰只和装甲车发射的导弹。因此，在美国的“星球大战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究的任务。

（二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务。美国正在研制长7.5米、发射速度为500发/分、射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”。用它不仅能打击临空的各种飞机，还能在远距离拦截空对舰导弹。英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮。

（三）用于反装甲武器：美国的打靶试验证明，电磁炮是对付坦克装甲的有效手段。发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹，可穿透25.4mm厚的装甲。有关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透模拟的T－72、T－80坦克的装甲厚度。由此可见，电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优良的反装甲武器。

（四）用于改装常规火炮：随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口加装电磁加速系统，可大大提高火炮的射程。美国利用这一技术，已将火炮射程加大到150km。

（五）变杀人工具为交通工具，对于月球开发，采用轨道炮技术发射月基货运飞船返回地球，将大大减少燃料消耗，飞船仅携带少量的调姿和变轨用的燃料。从而为月地货运运输提供一个廉价、可重复利用的发射平台。

电磁轨道炮的炮管由两条长约6米的平行导轨组成，之间通过一个光滑的转子相连，电流从一条轨道流出，经过转子后再由另一条轨道流回，这条回路产生磁场推动转子，进而再推动位于转子前方的炮弹飞出轨道。

普通舰炮的射程只有20千米，而且准确度很差，巡航导弹的有效射程虽然超过了300千米，但它们造价昂贵，而且一艘舰艇最多只能携带70枚，由于无法在海上装卸，补充时还必须返回港口。电磁轨道炮则以射程远、成本低、运输以及补充便利等多项优势而被美国国防部寄予厚望。电磁轨道炮甚至还被美国陆军看成是2020年后陆军战车主要武器的候选技术方案。

不过电磁发射在技术上的研究工作可能还要持续20多年，因为目前还没有哪艘军舰能产生并且储存开炮所需的电能。在过去，驱逐舰上90%的能量都用于供给推进系统。除此之外，面临的挑战还包括：确保准确命中目标的高精度控制技术，炮弹对巨大加速度的承受能力等。由于距离目标超过了300千米，所以这种炮不能像普通枪管一样去瞄准，而需要空气动力学的校正，炮弹到了空中也必须由来自卫星的指令对其运行方向进行修正。同时，炮弹在出膛时的加速度会达到地球重力加速度的45000倍，炮弹上携带的电子器件必须经受得住这种加速度。此外，要使转子在炮管中高速运动也很困难。

目前，美国海军正与英国国防部一道研制这种电磁轨道炮，他们准备把驱逐舰变成一个超长的机关枪，在一分钟内就可以发射12发这种廉价的炮弹。位于英国柯尔库布里的一家工厂已经在2003年按1∶8的比例生产出了这种电磁轨道炮的样品，并在试验中射出了以6倍音速稳百思特网定飞行的炮弹。

经过多年的努力，用于电磁轨道炮的科学技术取得了相当大的进展，已经可以在军事应用中进行实践探索，并为研究电磁轨道炮作战系统奠定了坚实的基础。

2012年2月28日，美国军方官员宣布，美海军工程师在弗吉尼亚州的达尔格伦对地作战中心成功试射第一部由军工企业制造的电磁轨道炮原型，将开发这种具有超百思特网远射程新型武器的工作推进了一步。根据海军公布的信息，炮弹初速可达每秒7000米至8000米，能够打击90公里至180公里外的目标。

2014年7月11日，美国海军研究局（ONR）已经将两套电磁轨道炮原型机安装到“米利诺基特”号联合高百思特网速船（JHSV）上，这艘船目前驻扎在圣迭戈海军基地内。截至目前，电磁轨道炮原型机已经在实验室条件下成功进行了多次测试和发射。

2015年3月2日，美国海军一种以7倍声速发射炮弹的新式武器首次公开展出。研究人员将这种轨道炮描述为“星球大战技术”。它能以7倍声速发射炮弹，可穿透100英里（约合160公里）远的混凝土。