导弹发射系统（七）电磁发射技术

　　出品：科普中国

　　作者：鸿爪雪梨

　　策划：武玥彤

　　监制：光明网科普事业部

　　在各种概念武器设计和电影、动漫中，“电磁炮”一词已成为高科技武器的代名词，科幻版的电磁炮与火药武器相比，简直是代际的差距，二者的杀伤效果完全不再一个层次，配以极具未来感的发射装置，使得电磁发射成为了许多军迷关注的热点。

　　电磁发射技术是一种新概念军事技术，其借助电磁力做功，将电磁能转化为弹丸的动能，完成各种作战任务。与常规火炮化学发射方式相比，电磁发射方式具有明显的优势。电磁发射能提供较大动能，弹丸速度快，精度高，射程远，威力大；发射过程不易受到干扰，无噪声、无烟雾效应产生，武器系统生存能力强此外，其炮弹体积小，质量轻，这样可显着提高武器系统的携弹量，减少后勤负担。因此，其军事应用潜力非常大，在未来武器系统的发展计划中己成为越来越重要的部分。

　　图1 《变形金刚》中出现的舰载电磁炮（图片来自网络）

　　常规身管型发射器（如火炮）的极限初速受装药量、发射药成分和发射器材料等限制，只能达到1.6km/s左右。化学火箭也只有多级使用才能达到超高速度。但是有效载荷与自重相比常达到1:100，需要大量价格昂贵的推进剂。

　　与之相比，电磁弹射发射技术中弹丸速度不受推进剂燃气声速限制，能够加速至每秒几千米甚至是更高的速度，推重比大且成本低廉，若发射同样的有效载荷，其成本仅为化学火箭的1/10～1/50。近年来，电磁发射技术发展十分迅速，世界上许多发达国家都十分重视这项技术的研发。

　　20世纪70年代，澳大利亚堪培拉国立大学试验厂第一门电磁炮(轨道炮)将3g重的塑料块加速到6km/s的速度，显示了电磁发射武器的潜力。从此，电磁发射技术在军事上的应用成为研究热点。

　　图2 电磁发射示意图（图片来自网络）

　　美国海军的新概念武器研究由海军研究局(ONR，office of naval research)负责，2003年4月，美、英一起成功完成了90mm圆口径电磁轨道炮的海上演示验证，弹丸速度达到2500m/s，炮口动能约8MJ。

　　美国桑迪亚国家实验室(SNL)和洛马公司共同开发一种新型的导弹助推装置——电磁导弹助推器(EML)，并于2004年12月14日利用EML成功地将649kg重的试验样机推进到7.3m的高度，最大速度达到12m/s，验证了利用电磁线圈发射技术弹射导弹的可行性。

　　2010年12月10日，美国海军达尔格伦对地作战中心成功地进行了两次电磁炮试射。在试射中，电磁炮的炮弹速度最快达到5倍音速，射程可达约200km.第一次试射产生了创记录的3300万焦耳能量。美国海军官员称，3300万焦耳试射成功意味着美国海军将可在200km外向敌方发射炮弹。两次试射的成功，标志着其发展电磁炮“三步走”计划已实现了第二步目标。

　　2017年，美国召开定向能峰会，提出重点研究定向能武器作战部署，2018年，美国国会批准了约24亿美元用于对包括电磁轨道炮在内的新型武器技术的研发；在电磁轨道炮技术发展过程中，美国多措并举，不断推进技术成熟度和实战水平的演进。

　　图3 美国单发型电磁炮的原型机（图片来自网络）

　　电磁发射的重点和难点在于，高速发射和强电磁环境下，现役导弹的结构强度以及其中电子元器件的可靠性表现不佳，且发射组件的损耗和失效很快，导致单次试验发射成本较高。同时发射系统的小型化以及电源功率也是难题之一。

　　在近半个世纪，美国陆军、海军及NASA从未中断电磁发射方面的研究，长期持续不断的研究和积累，造就了美国在电磁发射领域的一枝独秀。目前据公开报道，电磁发射技术涉及到的各项关键技术均已有解决途径。预计将在本世纪逐步走向武器化，在军事领域将获得广泛应用。

　　军事小百科：电磁发射技术区别于传统发射技术，具有适应性广、能力可控性好，能量转化率高，安全性好的优点，能够大幅度提高武器的作战性能，在导弹发射领域，因其可以大幅提高发射初速、提高射程并减小发射无效载荷，在导弹上的运用优点也非常突出。