[科普中国]-【解密电磁炮】“刨根问底”电磁炮：从电磁感应原理说起

无论是好莱坞科幻电影，还是传统的中文科幻小说，有一种武器的出场频率显著超过其他装备，那就是电磁武器。作为科幻作品中未来大型平台的标配，电磁炮显然有着极为出色的杀伤力。不过要说的电磁炮的历史，却得从1845年那个电磁感应刚刚发现的年代说起。

图为美军实验性电磁炮

当前出现的电磁炮主要分为两种类型，其一是原理较为简单的线圈炮。线圈炮的本质是通过强磁互斥和相吸的原理来推动弹丸高速飞行。相比于大部分能量转化为内能的化学能武器，电磁炮的能量转换效率显然更高。而更为先进的则是通过洛伦兹力来为弹丸提供动力的电磁轨道炮。磁轨炮是电流通过导轨，并产生力推动导轨中间的弹丸，被认为是未来电磁炮的主要发展方向。

图为美军实验性线圈炮

在1831年法拉第发现电磁感应原理之后，基于电-磁力转换的各式生产工具和武器装备层出不穷。相较于短时间内无法投入生产使用的早期不成熟发电机、电动机，基于电磁感应原理发明的武器装备很显然更有可能获得政府的投资——在当时，这意味着短时间内飞黄腾达。在1845年，挪威皇家腓特烈大学的克里斯蒂安·伯克兰教授提出了一种“理论上可行”的电磁武器理论，这也是现代一切电磁武器的基础，即早期线圈炮。

图为美军实验性磁轨炮

作为皇家腓特烈大学的教授，克里斯蒂安自然有能力将自己的幻想变为现实。在解决一系列工程性难题后，人类第一门电磁线圈炮在19世纪就诞生在了挪威的奥斯陆。相比于动辄8倍10倍音速的后辈，这位电磁武器领域的开创者显然不在一个数量级，其炮口初速仅有50米每秒，弹重仅500克，远低于相近年代使用黑火药发射的亚音速火炮。克里斯蒂安也随后发现了第一代线圈炮中存在的问题，即电磁炮的能量供应。由于当代仅有基于铸铁建造极为不成熟的早期发电机和一系列容量极低的化学电池，电容完全依赖不可靠的莱顿瓶，线圈炮可以获得的功率或许仅仅和当今的家用电冰箱相当——很显然，在发电技术出现突破性进展前，电磁武器都不可能有多大的发展。

图为线圈炮原理

虽然说整个19世纪后半叶都是电气化的时代，但是冶金工业的缺乏和基础理论的不完善使得发电技术并没有取得突破性发展。电灯虽然走进了不少人家，但是能量储存手段依然远远落后于电磁武器的需求。相同体积的电容或电池仅能储存化学发射药数万分之一的能量，自然不适合用于军事用途。进入20世纪后，硅钢等合金钢被先后大规模用于电力工业制造，更为先进的发电机、铅酸电池则保证了电磁武器的能量消耗，开发一种具有杀伤力的电磁武器也成为了可能。在1918年，法国发明家路易·奥克塔夫发明了一种新式的电磁武器——电磁轨道炮。

在第二次世界大战期间，纳粹德国也曾经致力于这类武器的开发。1944年，纳粹德国军械局就设计出过理论可行的电磁轨道炮。相比于1918年空有理论却缺乏实际计算的“科幻武器”，纳粹德国的电磁轨道炮则有着较为精密的计算和设计。这一电磁轨道炮被认为可以用于Flak-40型128毫米高射炮的炮架，并且用于防空作战。虽然这一设计相当接近于成熟，但是没有证据表明纳粹德国有实际建造过这种武器，而纳粹德国在1944年的电力供应也显然无法支持多门磁道防空炮投入作战。

图为导轨炮原理

在1993年，冷战结束后，英美两国又重新想起了这一科幻作品中的武器，在BAE公司的实验室中最终生产出了一门接近实用的电磁炮。相比于早期低速、低杀伤产品，使用新型弹芯、优化电磁设计和更强劲供能的电磁炮可以以超过7倍音速发射3.2千克的纯金属弹丸，超越了同时代化学能武器的水平。然而，BAE公司的电磁炮有着相当多的问题。其电力供应需求远远超过了任何一种地面、空中平台的供能能力，而海军除航母外的舰艇也大多难以招架。美军虽然期望在DDGX，即后来的DDG-1000项目中使用这一科幻武器，但是最终依然由于经费原因被迫放弃，DDGX驱逐舰仅仅搭载155毫米“先进舰炮系统”替代电磁炮执行低成本对地攻击任务。（本文图片来自网络）

出品：科普中国

作者：矛隼工作室

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