中国电磁炮再获突破：实现高精度连续射击！美军却已在2021年下马

12月9日，《南华早报》发表了一篇关于中国高超音速武器再获突破的消息，海军工程大学电磁能技术全国重点实验室发表论文称已经解决轨道烧蚀问题，经过120次发射后，电磁轨道炮依然保持了极高的精度，这已经与大部分大口径身管火炮同等级甚至更加优秀，然而此前在电磁炮研究上领先地位的美军却因为无法解决轨道烧蚀而在2021年下马。

《南华早报》：2公里/秒，射程200公里

12月9日的报道称，身管火炮的技术已经达到了天花板，以目前的技术来看想要再增加射程或者增加发射速度已经没有可能，但电磁发射技术却刚刚起步，电磁炮能以2千米/秒发射一枚上百千克炮弹，其射程将能达到120~200千米。

这是身管火炮望尘莫及的，一般的加农炮射程只能达到30千米左右，底排增程弹能达到40千米以上，火箭增程弹可达60~100千米，但由于存在火箭发动机，其制造成本大幅增加，必须增加制导系统保证命中精度才能使打击成本下降。

电磁轨道炮技术可以轻而易举的将炮弹射程增加至200千米甚至300千米，并且发射成本仅仅是几度电而已，如果加上制导系统，那么一枚炮弹的成本将能获得战术导弹的打击效果，诱惑力相当大，全球各国都在电磁炮技术上投入了大量人力物力希望能突破这一项技术。

中国两国都投入了巨资开发电磁炮，两国都是电磁发射领域研究的佼佼者，但此前电磁轨道炮技术受制于轨道烧蚀问题而无法突破，这种使用轨道发射技术的电磁炮使用几次之后轨道就因为烧蚀而精度下降，甚至因为烧蚀而导致轨道变形无法发射。

《南华早报》报道称，在海军工程大学电磁能技术全国重点实验室的一项测试中，中国研发的电磁炮经过120次射击的考验后轨道仍然完好无损，并且鲁军勇带领的团队称，该论文中展示“类似的工作以前从未公开报道过”。

论文称，研究团队在电磁发射轨道中使用先进的测量和诊断系统，同时收集和分析超过 100,000个数据，对复杂且在极端条件工作环境进行分析，解决了轨道烧蚀的问题，鲁军勇表示，这个技术突破将意味着“电磁轨道发射系统现在可以可靠、快速、不间断地发射”。同时让中国电磁炮在全球范围内保持了领先地位，这种电磁发射武器将改变未来战争的进程。

《南华早报》同时还提到了2021年下马的美军电磁炮，早在2011年美军就计划研发寿命超过1000发的电磁炮，但这个任务在2021年放弃了，因为工程技术无法解决轨道严重烧蚀问题，最终在2021年美军正式放弃电磁炮计划。

轨道烧蚀问题：到底是怎么产生的，又是如何解决的？

电磁发射方式以技术路线来区分一般有轨道、线圈与重接线圈等三种，但最适合电磁炮技术的是电磁轨道发射技术，这种技术适合发射高速小质量物体，比如发射百公斤级的炮弹；重接线圈发射一般用于电磁弹射领域，适合发射低速重载物体，比如弹射战斗机。

电磁轨道发射技术的原理简单到极致，最简单的机构原理图如下图所示，看明白不需要高深的理论知识，中学物理知识范畴内：

原理简单叙述：电流经正极轨道通过电枢（炮弹）进入负极轨道，此时在导线周围会有一个磁场产生，两根导线的电流相反磁场方向相同，请注意这个磁场，这是驱动电枢前进的磁场；在电枢上通过的电流可以看成通电的导线被磁场驱动，电枢前进时，磁场不断在两侧通电流的导线上产生，在极高的电流下，电枢将被磁场驱动高速前进：

如果无法理解的话，请用辅助：导线产生磁场时用右手螺旋定则，握空心拳，大拇指为电流方向，四指就是磁场方向；磁场驱动电枢时用左手定则，左手摊开，四指为电流方向，磁力线穿过手心，大拇指方向就是运动方向。

原理很简单，但实现难度却难如登天，原因是要取得高速发射物体能量太大，所需的电流极大，导轨上产生的电弧比电焊条件还恶劣，所以电磁炮每发射一次都会对轨道造成极大的烧蚀，几次之后就不能用了。下文就简单来计算下这个到底有多恶劣：

假设50千克的炮弹，以2千米/秒发射，那么这枚炮弹的动能为：1e+8焦耳，约合55度电，按轨道炮50%的能量转换效率，那么就是2e+8焦耳，假设轨道炮长度为20米，那么这个功率大约为20,000,000KW，或者是20,000MW。

上述按2千米/秒速度计算，实际还有个加速过程，功率应该会小一些，但就算按匀速加速功率小一半计算，这个功率也高达10,000MW，电流大小无法计算，因为与电压以及导轨与电枢的电阻有关，烧蚀情况与电流大小有关，各位可能会考虑到使用高压，但笔者提醒各位，大电流容易产生电弧，但高压更容易产生电弧，因此这个电压与电流必定有一个最佳区间，至于是多少笔者完全不了解，仅仅只是给各位挖个坑。

在如此大功率条件下，电弧产生的规模是电焊的成千上万倍，并且这个条件还是在狭小的“炮筒”内发生，内部的条件之恶劣难以想象，据公开资料，电磁轨道中的电流可达0.1~5MA的超大电流、200~600MPa以上的超高压强、2×10^4℃（2万度）以上的瞬时高温以及2~10千米/秒的摩擦。

中国工程人员又是如何解决的呢？《南华早报》在12月9日的报道中其实并未提及，笔者仔细查找了一番，确认是11月10日《华中科技大学学报自然科学版》发表的《电磁轨道发射装置绝缘支撑体研究现状及展望》，对绝缘与轨道损伤的原因与结果以及解决作了简单综述：

• 原因：等离子体电枢伴随的高温烧蚀和冲击是造成材料损伤的主要原因；
• 结果：轨道材料耐烧蚀性能较差或易出现结构损伤，C形铝电枢带来的基体侵蚀、金属污染及冲刷损伤。
• 解决：陶瓷材料的增韧技术是解决等离子体电枢轨道炮绝缘问题的关键；复合材料的成分和制备工艺改进技术及表面喷涂技术是解决C形铝电枢轨道炮绝缘问题的有效手段．

论文列举了各国在测试电磁轨道炮时用过的各种绝缘与轨道材料，性能满足测试要求没问题，但要应用到作战环境就差强人意了，主要涉及以下几个方面的材料：

• 无机玻璃复合材料；
• 有机高分子聚合物：纤维素纤维、聚碳酸酯Lexan；
• 玻璃纤维增强复合材料：玻璃填充聚酰亚胺、玻璃纤维缠绕管、玻璃纤维增强三聚氰胺树脂G-9、玻璃纤维增强树脂G-10，G-11；
• 结构陶瓷材料：工业陶瓷Al2O3、先进陶瓷、先进陶瓷复合材料

这几种材料中，无机玻璃复合材料虽然有一定的耐电弧烧蚀能力，但在等离子体内膛环境中的烧蚀仍很严重，100MPa冲击载荷中材料容易断裂。

有机高分子聚合物纤维素纤维和聚碳酸酯Lexan材料则在受极端内膛压力、温度及摩擦损耗的影响，引起了材料质量损失及结构损伤，并且Lexan材料烧蚀率过高，发射过程中出现了深裂纹并损失大量质量；

玻璃纤维增强复合材料可以有效改善材料的结构强度抑制表面热裂纹的发生，但受膛内高温影响出现明显的烧蚀及质量损失；冲击作用下容易分层破损；

结构陶瓷材料在抗烧蚀方面远优于玻璃纤维增强复合材料，但陶瓷材料脆性大，抗断裂性能较差，极易因螺栓预紧力、身管拉伸和压缩应力及拼接处的集中应力而发生开裂、碎裂及剥落故障．

绝缘支撑体的损伤形式

论文表示，一种高韧性、高强度、绝缘性能优异的相变增韧、晶须增韧或者纤维增韧的氧化铝和氮化硅复合材料或将成为可以满足电枢轨道炮绝缘支撑材料；

这篇论文涉及的内容比较多，笔者只能将关键内容做一个总结性的描述，如果各位想要了解全文的话不妨留言，有PDF完整版内容提供给各位，有兴趣的朋友可以仔细研读一番。

不明觉厉，围观群众也无需太多了解技术内幕，我们只要知道中国的电磁炮已经稳了就行！这种能将数十千克炮弹头送至200~300千米外的技术绝对将会改变未来的战争，你可以想象一下，一艘052D驱逐舰VLS（垂发系统）数量为64个，即使按一坑四弹算也只有256枚导弹，并且还要考虑到防空、反舰以及对潜打击的鱼雷与火箭深弹等，各种功能的武器一分，其实数量并不多。

但要是电磁炮成熟之，一枚50千克的制导炮弹可以直接攻击300公里外的敌方驱逐舰，这个改变会有多大？像052D这种驱逐舰随便装载一下即可带走上千枚炮弹，如果全部发射出去绝对可以送走美国在西太地区的所有航母编队。

如果对地打击呢？只要一艘驱逐舰即可压制整个关岛基地甚至迭戈加西亚基地这是什么概念？因为在上千枚精确制导炮弹的打击下将能直接摧毁一个军事基地，这个到底有多可怕估计大家完全没有概念，大致就是几十门大炮对着基地齐射，几轮下来之后连渣渣都不会剩下。

然而目前的研发并没有因此停步，日前马伟明就建议建造一种全能舰，将激光武器、电磁轨道发射武器以及电磁能量武器等高能武器全都集合于一身，将防空、对空对海打击全集成的全能舰，如果成真的话估计PLA不只是西太第一了，而是全球再无敌手！

延伸阅读：中国电磁炮技术已经白菜化

目前003航母福建舰的动静大家都知道了，11月26日完成了电磁弹射小车的测试，这是我国在电磁发射领域最重大的应用之一，也是本文开头提及的重接线圈发射技术的应用。电磁弹射技术是全球除美国以外全球第二家，未来的航母再也不用受到滑跃起飞的限制，可以多架次同时重载起飞，也能起飞固定翼预警机，将成为航母战斗力的倍增器。

电磁发射除了在军事领域应用外还有民用领域应用也非常广泛，比如此前公布的电磁防爆枪，也有发射灭火弹的消防电磁炮，还有作为高速地面测试用的电磁橇，甚至还有作为零重力或者微重力的磁弹射微重力实验装置等等，我国的电磁发射技术已经到了全面开花的程度，技术一旦被中国掌握，那基本上就是会被干到白菜化，目前差不多已经快到这个层次了。