為何只有中國趕上美國電磁炮技術？我們秘密研究了30年

在2018年春節即將來臨之前，又發生了一件讓廣大軍迷喜出望外的大喜事，有熱情的軍事網友在武漢拍到了據說是國產艦載電磁炮的照片， 從圖片上看，此炮的口徑巨大，搭載在072大型登陸艦936「海洋山」號艦首，外形和美海軍公布圖片上的高速全鋁製雙體型艦艇「米利諾基特」號上實驗的電磁炮風格迥異（當然這個計劃最終沒有進行下去），一個是二戰風格的巨型炮塔顯得碩大無比，另一個則是金字塔帶隱形特徵的炮塔，充滿科幻色彩。軍事專家張強告訴記者，實際上，電磁炮的概念最早於西方在1844年提出，經過了一個漫長的發展過程，挪威物理學教授克里斯坦·勃克蘭（Birikeland）在1901年製造了世界第一台電磁線圈炮，利用一系列能自動接入電路的空心螺線管狀線圈，將一鋼製彈丸沿身管加速，這就是電磁炮的基本原理，實際上，從最近公布的我軍電磁炮照片，我軍的這款電磁炮也可以歸類於電磁線圈炮，只不過它更加高級。

從一系列文獻來看，我軍電磁炮能量大約為20至30MJ之間，略小於美軍33MJ水平。

由於當時科技發展水平不高，研究技術條件相對落後，所以電磁發射的研究進程中遇到了種種困難，1957年，美國空軍科學研究所甚至得出了「電磁發射根本行不通」的結論。總體來說，這在一階段電磁發射技術仍處於初步探索階段。直到1978年，澳大利亞國立大學的科學家們在5米長的導軌型電磁發射器上，把質量為3克的聚碳酸脂彈丸加速到5900米每秒的速度，大大超過了常規炮彈的飛行速度，這迅速引起了各國軍方的興趣和關注從此，電磁軌道發射的研究工作開始進入了快速發展時期。進入21世紀，隨著電磁炮技術的逐漸成熟，面對電磁炮前景的種種誘惑，美國陸海軍分別制定了相應的研究計劃。2003年，美國陸軍與ATK公司和通用動力公司合作制定了為期10年的陸軍電磁軌道炮發展計劃，隨後2005年10月美海軍研究辦公室與BAE系統公司、通用原子公司分別簽訂合同啟動創新海軍樣機項目，要求為海軍研發大口徑電磁軌道炮。

總體上來說，美軍的電磁炮發展計劃來看，制約電磁炮的炮管或者說軌道燒蝕壽命，輕型實用化身管，高密度脈衝電源（例如脈衝電容器，脈衝交流發電機）已逐漸成熟，具備了裝車上艦條件，但恰恰在這個時候，美國發展電磁炮的速度和衝勁，被財政撥款剋扣給「擊敗」了，美軍高層的人事變動讓美軍在電磁炮上的領先出現了鬆動，因為中國人來了，從國內公開的一系列技術論文可知，我國從1981年起開展電磁發射技術的研究 ，軍械工程學院教授王瑩是公認的中國電磁發射技術奠基人，他發起、組織、指導了中國電磁發射的研究，目前，在中國有幾十家單位開展與電磁發射相關的研究工作，1986年，中國工程物理研究院流體物理所建造了我國第一台電磁導軌發射實驗裝置，該裝置可將0.34克的彈丸加速到1680米每秒的速度。

值得說明的是，上世紀90年代各軍工研究所和軍工院校如華中科技大學，南京理工大學，鄭州機電研究所，也逐步加入了電磁發射的研製，這說明隨著國家對電磁發射技術已經逐漸重視起來。進入21世紀，中國的電磁炮進入正式工程發展階段，2010 年，北京特種機電研究院聯合中國科學院電工研究所、華中科技大學、南京大學等多家國內高校，建造了一門儲能為10MJ的電磁軌道發射裝置，該發射裝置長6米，可將質量為1千克的彈丸加速至2100米每秒，這估計就是國產電磁艦炮的1.0版本，實際上，我們知道，電磁炮目前要解決實用化最大的難題是電源，電磁炮的電源系統本質上是一個脈衝功率設備，它是電磁炮系統的基本組成部分。

電磁炮的電源系統相當於傳統火炮的發射葯，需要持續且穩定地給電磁炮提供發射時所需要的能量。由於電磁炮電源的特殊性，必然要求使用兩級電源供電，一級是初級電源，持續不斷的給次級電源供電，而次級電源則能在瞬間給電磁軌道炮供電， 提供發射所需的能量，並且最好能提供快速重複發射所需要的能源，不過，初級能源最理想的動力是核動力，但是受各種約束太大，對於地面機動目標，和海上艦艇，最理想的動力是燃氣輪機，隨著我國航空動力和科技水平的不斷發展，例如中科院和中國航發合作研製的的國產坦克用1500馬力燃氣輪機，國產化GT25000燃氣輪機和QD-128型4萬千瓦艦用燃氣輪機就是很好的初級能源。

此外，隨著各種新技術的引進，例如中航研製的石墨烯鋰離子電池，作為初級儲能設備還大有發展空間。最後，中國某地還建造了一個面積比美國海軍達爾格倫火炮研究中心還要龐大的研究機構，其靶場、測試機構、電源系統和冷卻系統等等。巧合的是，電磁炮的一項最關鍵技術要求與海軍工程大學研製電磁彈射系統，所需的大功率脈衝充放電裝置有太多相同點，據國內論文報道，海軍工程大學從2004年開始，致力於中大容量集成化飛輪儲能模塊的研發，以滿足艦船綜合電力系統調峰和高能武器的需求 ，一直在進行50MW和120MJ儲能樣機的研製。

而最近的一則新聞報道和資料中，海軍工程大學已經可以做到在250秒內連續脈衝放電提供電磁炮所需能源25次，而且冷卻系統能夠繼續滿足冷卻要求，已經向滿足實戰要求跨出了堅實的一步。實際上，隨著我國電磁發射技術的不斷完善，未來不僅有射程達幾百公里的155或203毫米電磁炮在軍艦上服役，37毫米和76毫米防空高射電磁炮，也有可能裝備超音速發射的120毫米電磁迫擊炮，陸戰之王坦克也可能用上無堅不摧的125毫米電磁坦克炮，這些裝備也許就在不久的將來出現在大家面前。

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