試驗的電磁炮系統已經具備相當的集成度

　　春節前夕，國內外多家媒體披露了我國正在武漢進行電磁炮的裝艦試驗，意味着我國成為了世界上首個在軍艦上安裝電磁炮系統的國家。根據社交媒體披露的照片，該電磁炮系統的試驗平台為072II級登陸艦“海洋山”號，目視可見搭載平台為了相關測試做了不少改裝。從照片上也可看出，電磁炮系統的集成程度較高，炮管口徑極大，在艦體其他部位也安裝了不少配套供能系統。

　　這套電磁炮雖是試驗裝備，但相關技術有極大的應用潛力，其發射威力和低成本性也將會對制海和兩棲作戰產生巨大的影響。同時，一套成熟的電磁武器系統的問世，仍需中國在諸多關鍵子系統及其整合上做出巨大努力。

 　　在上世紀八十年代，美國海軍曾經對艦炮是否有必要繼續存在展開過一次大討論，有相當一部分的人認為，在未來的海上作戰中，艦對艦作戰都在超視距範圍內發生，艦炮所起到的作用微乎其微。不過，考慮到海軍的存在並非全部是為了艦隊作戰，兩棲火力掩護仍然是海軍主力艦的主要任務之一;此外，大國海軍的主力艦也時刻面臨一些不對稱威脅。因此，美軍最終相信保留一門口徑不大、射速較快的艦炮是非常必要的。

　　然而，傳統火炮在威力和發射距離的提升上卻遇到了瓶頸。炮彈發射的原理實際上就是在炮管內產生某種推動力，以巨大的力量將炮彈從炮管內推出並飛往目標。對於傳統火炮而言，它利用高能炸藥爆炸來產生這股推動力，但炸藥只能爆炸一次，能量來源衰減較快，並且傳統的高能炸藥性能提升空間已經相當有限。正是因為這個原因，各大國在九十年代陸續開展了新原理火炮(投射器)的研製工作，其中，電磁炮(又稱電磁投射器)無疑是最具吸引力的一個選項。

　　電磁軌道炮發射原理

　　中國目前開展試驗的電磁炮屬於電磁軌道炮，即依靠兩側軌道的驅動電流產生巨大磁場，同時限定炮彈前進的路線，來推動炮彈進行加速，最終在出膛時獲得超高的速度和動能。

　　相比於傳統火炮，由於電磁炮的兩側導軌可以為炮彈在炮管運動的過程中持續灌注能量，因此理論上更容易獲得超過傳統火藥的出膛動能(最高約為傳統火炮的十倍)，並且出膛速度可以根據需要進行調整。此外，電磁炮所需要的僅僅是電能，成本優勢更為明顯。根據美國海軍的統計，火炮發射藥產生的每焦耳動能需要10美元，而電磁炮只需要0.1美元。能以更低的成本達到超強的射程和毀傷能力，正是電磁炮最吸引人的一點。

　　所謂量變產生質變。傳統的艦炮射程較短，主要用作自衛，假使要對地打擊、支援兩棲作戰，也必須在較近距離上，反倒對自身安全構成威脅;如果軍艦想在較遠距離上對岸上目標進行攻擊，就必須使用昂貴的巡航導彈，有時也得不償失。電磁炮的存在就讓海軍在對地打擊、實時火力支援上有了一個完美的選擇，它可以使艦隊在距離岸邊兩百公里之外仍然具備低成本、大威力的打擊方式——這樣的能力是任何一支海軍都夢寐以求的，更何況它還具備防空反導的潛力。

　　當然，優越的技術自然有着它的高門檻，成熟可用的電磁炮需要在諸多技術領域有着深厚的積累，目前也僅有中美兩國的電磁炮達到了工程樣機測試的階段。

　　中國需要克服哪些難關?

　　如果想要使炮彈在出膛時的動能達到傳統火藥的十倍，根據能量守恆定律，電磁炮就必須在炮管內對炮彈輸送十倍於前者的動能。如果電磁炮在此基礎上還要保持相當高的發射頻率，就必然對艦上的發電、充電、放電速率有很高的要求。換句話說，此前在高能火藥中儲存的化學能，都將由瞬間釋放的電能來替代。

　　事實上，電磁炮的特點和最大技術難關正是在於其需要在很短的時間內具備極大的峰值功率。在電磁炮具體的使用上，如何分配、儲存和釋放電能，保障電能有效供應是比起電磁加速技術本身更核心的問題。目前主流的觀點均認為，裝備真正實用的電磁炮的軍艦必須具備綜合電力系統——其直接從艦船發動機中獲得電能，併合理分配到艦船的推進系統、生活系統以及武器系統;該系統還可在不同的狀態下實現不同的分配優先級，從而使軍艦在戰鬥時能夠保障電磁炮不斷發射所需要的高電能。同時，採用綜合電力系統的軍艦顯著增強了發電能力，不僅擁有了更多調配空間，主電力管線所承受的功率也比之前大得多，以便在同樣的時間內傳輸給電磁炮系統更多的電力，從而提高電磁炮的射速和威力。

　　055的後續改進型號將有望採用綜合電力系統

　　在此基礎上，當我們將目光返回到擔負此次試驗的艦體，就不難認識到其非常明顯的探索性質，以及綜合電力系統的重要性。由照片可知，此次上艦試驗的電磁炮系統不僅僅包括電磁炮本身，還包括了發電、充電、轉換器和放電系統，它們在不大的甲板上占據了很大空間。儘管我國在電磁炮的集成性上已經做得很好，但是如果將整個電磁炮系統安裝在不具備綜合電力系統的軍艦上，其配套系統會額外占用不少寶貴的艦體空間。畢竟在真正用於戰鬥的軍艦上，如同照片中的測試艦一般在船上堆積數百噸的各種物資和組件的做法顯然是不可能的——使用綜合電力系統的軍艦就可以節省大量的組件和空間。

　　“海洋山”號艦體的甲板上幾乎布滿了炮身以外的配套試驗設備

　　由此可見，儘管我國的電磁炮能夠上艦本身已說明其達到了世界先進水平，但是我們仍然需要在電磁炮技術以外發展出一套更全面的技術——綜合電力系統，來完美契合電磁炮的使用。研發出成熟可靠的綜合電力系統正是各海軍強國科研部門努力的方向。

　　技術是否會持續擴散?

　　既然我國電磁炮已經實現了上艦的突破性進展，那麼它是否有可能被安裝到坦克、飛機等其他平台呢?

　　以目前的科技水平，這可能很難做到。如上文所述，電磁炮系統不僅包括發射器本身，還有一系列的充電、放電、轉化器等設備。以此次裝艦的電磁炮系統為例，從軍艦水線來分析，裝備了電磁炮系統後的“海洋山”號幾乎達到了滿載排水量，按照072級的標準排水量和滿載排水量計算(差值大約為一千噸)，扣除其他裝載的設備，整套試驗用的電磁炮系統(包含配套設施)大約有三四百噸的重量。為了不影響艦體的重心和發射炮彈時軍艦的穩定性，艦炮系統所占用的質量比例不宜過高，且應當儘量裝備於較為寬大的艦體。現在看來，最適合這個條件的平台就是055級大型驅逐艦了。但考慮到艦體重心和電力系統所要求的嚴格條件，運用實戰電磁炮系統的軍艦必須全新設計建造，並且噸位龐大。

　　美國在陸地上實驗的大型電磁炮

　　不過，根據我國電磁技術專家馬偉明院士的《電磁發射技術》一文，我國也有可能將電磁發射技術用於多種常規兵器，除了以艦載電磁炮為代表的大口徑、大發射質量技術路徑之外，小口徑、大初速、大射程也是一種發展方向。雖然說以目前人類的科技水平，很難將數百噸的配套設備小型化到坦克、飛機可以搭載的水平，但是也可以考慮將電磁加速設備作為一種加速手段用於常規兵器中。

　　電磁炮的本質是利用電磁產生的推動力加速目標物質，是一種加速的手段，如果我們圍繞這一本質進行實用拓展，那麼除去用於加速炮彈外，也可以運用於軍隊武器研發的方方面面，例如眾所周知的電磁彈射器。考慮到高能火藥在目前仍是非常強勁的主流彈藥加速方式，如果可以在高能火藥瞬間推動的基礎上再輔以電磁加速，那麼炮彈就可以產生更快的出膛速度，從而獲取更遠的射程。若將電磁加速設備整合在火炮、火箭發射器等傳統發射裝置上，就更方便對中遠距離目標進行精確打擊。同樣，如果將電磁彈射用於各種導彈的發射，也有可能增加彈道導彈的射程。

　　誠然，在軍事方面的應用必然是電磁加速技術最尖端的一面，但是如果將此電磁加速/減速技術民用化，諸如軌道列車、火箭等等都是它可能的應用方向。軍用技術的民用化有着豐富的歷史，可以說，未來民眾的生活出行方式也存在出現革命性變化的可能。屆時，上班族的通勤時間會大大縮短，人們也可以在極短的時間完成長途旅行。如果這種革命性的技術持續擴散到民用部門，勢必會促進新的科技革命，為人類開啟一扇新的大門，其意義將比電磁炮本身深遠得多。