详细说说中国电磁技术：电磁弹射、电磁炮、电磁发射系统

#中国的电磁弹射技术如何#

这是一个标签话题，可以说是大家相当关心的话题。先说一句让全国人民放心的话——我国电磁技术在世界上是领先的。这里的电磁技术并不仅仅是现在大家都在盼着在002型航母上所使用的电磁弹射技术。而是在目前所有电磁应用方向上咱们都是完全领先的。

但首先要简单科普一下：“电磁技术”这个说法本身是有相当大的误导性的。并不是说以电磁驱动的直线电机技术，更多的方向其实是材料学技术，和电磁相关性并不是特别的大。原因就是世界各国如果在“电磁”这个领域发展通一个大电流，搞一个高储能设备都并不是什么太难的事情。但导体在大电流作用下高速运动目前来说没有什么材料是可以扛得住的。

说到导体大电流其实最常见的东西就是电焊了：

这是一种低压大电流的运作方式。但是大家可以发现在电焊枪头部和工件接触的部分由于电流极大导致高温可以融化掉焊接材料。

电磁炮的原理简单地说就是在大电流下磁场中的导体获得了洛伦兹力，被推出。但要知道的是——电磁炮的炮弹也好、电磁弹射的滑块也罢都是和导轨有间隙的。这就导致了在通入足够大的电流的时候，这些间隙会有电烧蚀的现象产生。

“烧蚀”就成为了很多国家电磁技术难以跨越的一个门槛。简单地说个例子，在1980年美国西屋就建造了一门试验性的电磁炮。

西屋EMACK railgun工程团队和身后的电磁炮

这是星球大战计划的一个部分，但这门电磁炮相当的简单，有一个长度10米重量达到3吨的导轨。

这个导轨本身是以纯铜制作的。在发射的时候大约50万安培的电流会从一个导轨上接触的炮弹一端传入到另一个导轨。这时候炮弹受到洛伦兹力的作用向前行进。最终会以4000米/秒的速度飞出。

这是一个最基本的电磁炮设计，80年代的美国就可以完成了，但是到了2004年美国海军开始研发电磁炮的时候也还是止步于此，甚至美国海军电磁炮的初速度也仅仅是马赫7（2300米/秒）还比80年代的产品要大打折扣——原因就在于烧蚀问题。

巨大的电流在导轨上形成了长度达到半英寸的烧蚀坑。这就导致了一根导轨在发射一枚炮弹后就很难继续工作了。炮弹和发射药的费用倒是可以节约下来了，但是“炮管”就需要打一炮换一根了，这最终导致了美国海军的电磁炮项目下马。

至于西屋的1980年代的铜导轨，其实也折在了导轨烧蚀问题上。可以说美军在近40年的研究过程中都在原地踏步。

如果说初速度最牛的电磁炮其实是日本，达到过7000米/秒的初速，只不过弹丸的重量是15克。这是日本人在取巧。但日本也没有真正攻克导轨烧蚀的问题依旧举步维艰。

中国的导轨烧蚀问题其实功绩并不应该给老马（马伟明），而是西北有色金属的攻关结果。只不过老马是这个项目的带头人，所以高光忽略了西北有色金属研究院。

可以说，凡是和电磁导轨有关的研发咱们的西北有色金属研究院都是最基本的基石。这也是老马能说出“要领先就领先美国”这样豪言壮语的基础。

咱们是怎么做的呢？其实是在咱们的导体合金内加入了金属铋。

这是一种发现了很多很多年但是一直没有真正找到用途的五价后过渡金属。天然拥有反磁性，同时还是导热率最低的金属元素。在我们的导轨上添加了铋元素后，咱们才真正地解决了电磁导轨烧蚀的问题。这就是我们能领先国外同行的一个根本所在。更详细的可以去看西北有色金属研究院的论文，这个事情现在到并不是一个机密。当然了制备技术和具体成分貌似国内真正知道的人并不多。

导轨是架子。但只是提供了一个能够持续使用的架子。飞机、炮弹都可以通过这个“架子”来抛射出去，甚至我们也在研制直接入轨系统，依旧是使用这种加长的架子来发射卫星。但是能量还是电磁炮的核心所在。这个门槛德国做得最好，我们其次。

德国ITP研制200kJ/160kW高温超导储能系统

上面是德国的超导线圈储能器，可以储存200千焦的电能。这个东西和电池或者电容器不同，它可以以最快的速度充放电。可以直接满足电磁弹射或者电磁炮对大量电能的需求。

咱们华中科技大学现在有84千焦的产品。看着是不是比德国的小了很多呢？但是咱们的避免了德国储能系统在充放电时候所产生的攻略震荡问题。而且体积要远小于德国产品。

当然了非得杠能量大小不同是不对滴。世界上最大的高温超导储能器出自俄罗斯，战斗民族搞了一个200兆焦的。但是体积巨大，除了给城市电网储能之外，很难搬到航空母舰或者军舰上给飞机弹射或者发射电磁炮炮弹。这个尺度和功率的问题大家有概念了吧？

在电磁系统中不仅仅要有储能和导轨，另外更重要的是电能的传输——对，就是电线，这件事就不是咱们家庭装修用个4平方的线就结局一切问题了。而是用的超导电缆。

电缆是北京英纳的，但这个“北京云电英纳超导电缆有限公司”恰恰是咱们云南电力研究院的产业。虽然挂牌民营，但是技术上还是有国家研究院参与的——线缆还是高温超导体。

读到这里你可能就能明白，电磁技术并不仅仅是电力驱动磁铁滑动，而是一个复合项目。面对这种项目的时候咱们其实比西方国家都有优势。主要的原因在于咱们是可以协调各个不同的研究院、大学、科研机构甚至民营公司一起来从各个方面提供支持。相反例如美国海军电磁炮系统是由通用来主导的，一家公司做不到任何方面都强强，如果需要在美国的研发过程中需要一种技术就需要向拥有这种技术的另一家公司取得授权或者购买相关产品。这就是一个系统集成的工作，而不是像咱们是从根上的产品研发。对于复杂的高科技武器系统其实咱们是更占有体制优势的。

某磁电研究项目项目组成员

所以领先其他国家并不意外。