炮的最高境界是什么？

大家可能還記得，在《變形金剛2》結尾的大戰中，美軍動用了一款神秘的大威力武器——從游弋在大洋上的驅逐艦發射超高速炮彈，擊中了埃及金字塔頂上的霸天虎“大力神”。影片中這種武器快速、精準又破壞力十足，它是什么武器呢？估計很多人都知道了，它就是電磁炮，又叫軌道炮。別以為電磁炮只存在于科幻電影中，實際上，它離實戰已經為期不遠了。2014年初，美國防務技術網報道，美國海軍的電磁炮項目已經進入了第二階段，美海軍計劃兩年內在軍艦上測試電磁炮樣機。前幾天，美國《華盛頓時報》報道說，電磁炮除了可以安裝在軍艦上，還打算把它安裝在“未來戰車”上。那么，電磁炮是一種怎樣的武器？它與傳統火炮相比，優勢何在？

炮的最高境界

一直以來，人類都癡迷著這個游戲：那就是把東西投得更遠些，再更遠些。

大猩猩急了會把石頭投向對方，人類也是這么走過來的。自打古人學會了玩“彈射”，這才有了弓，弩，投石器等這些玩意兒。后來，托我偉大勞動人民的福，火藥橫空出世，于是，武器系統便從機械能轉變到了化學能，這是質的跨越，真就“鳥槍換炮”了。但，這事兒沒完……

彈藥在炮筒里熊熊燃燒并快速膨脹，從而把彈頭推送出去，這個現象告訴我們，彈頭離開炮口時的初速度，取決于彈藥燃燒時的膨脹速度。

化學能威力巨大，但它也有一個極限，那就是彈藥燃燒時最大的膨脹速度也就每秒2000米，這就從理論上封死了傳統炮彈的初速——每秒2000米以內。傳統炮彈已有600多歲高齡，性能已是極致，若它把吃奶的勁全使出來，炮口初速最快也就每秒1800米左右。而接著就要上臺的電磁炮就不同了，國外的試驗性電磁炮，已經可將3.1克重的彈丸加速到每秒10100米。電磁炮是一種無需彈藥，僅靠電能就能發射的炮彈。從化學能轉到電能，自此，人類的武器系統再次跨上了一個新臺階。電磁炮是炮的最高境界嗎？至少目前是。

電磁炮的原理

電磁炮的原理很簡單，就是利用電磁力來發射炮彈。小時候，我們常常想把兩塊磁鐵接合在一起，卻發現它們之間有時會產生很強的排斥力，就算我們用力讓它們挨在了一起，可稍微一松手，就又被彈了出去。這個“彈”出去的過程，讓很多人為之著迷，因為大家會情不自禁地想，也許可以用磁力來發射炮彈。事實也正是這樣！?

然而，再強大的磁鐵，其力量也不足以把炮彈發射的很遠，不過，法拉第先生說：別急，還有我！

變化的磁場能產生電場，這是所有發電廠能發電的原因。反過來，變化的電場能生出磁場，這是所有電動機的原理。19世紀，英國科學家法拉第發現了電磁感應定律，如果給位于磁場中的導線通電，則這根導線將會受到一個推動力。于是，人們想，假如把磁場中的通電導線換成一發炮彈，那么，炮彈豈不是就有了動力！

接下來就好辦了，因為能產生多大的磁力，取決于我們能提供多大的電流。也就是說，電流越大，電磁力就越大；而電磁力越大，就越能把炮彈推向更遠的地方。

電磁炮的初速可以達到一個極其驚人的高度，這給電磁炮帶來了很多巨大的優勢，而這種優勢是傳統火炮難以望其頂背的。

天下武功，唯快不破

速度快，飛行時間必然會縮短。夜長夢多，炮彈飛行的時間越長，受到不利因素（如突然出現的上升氣流）影響的幾率就越大。所以飛行時間越短，打擊精度就越大。美軍實驗數據顯示，用炮彈初速為1300米/秒的高射炮，打飛行速度為250米/秒或500米/秒的飛行器，其成功率分別是60%和20%，而用初速為4000米/秒的電磁炮打，成功率可達100%。

初速快的另一個好處是射程遠，傳統炮彈的射程一般都以數十千米計，而電磁炮則很容易超過這個射程，達400千米以上，可與短程導彈相媲美。射程遠帶來的一個巨大好處是，可以躲在敵方的打擊范圍之外打擊敵人。

電磁炮巨大的初速隱含著巨大的動能。2010年12月，美國海軍試射電磁炮，把9.1千克鋁制彈頭加速到5倍音速射出，試射彈頭所攜帶的能量高達33兆焦耳。而1兆焦耳能量相當于1噸重汽車以160公里時速撞上一堵墻。美國接下來將開展炮口動能為64兆焦耳的電磁炮樣機研制工作。

電磁炮的彈頭具有如此大的動能，以致彈頭不用裝填彈藥，光靠動能就能帶來毀滅性打擊。而又因為彈頭可以不用裝填彈藥，導致彈頭的體積只有傳統彈頭的八分之一，重量僅為十分之一。如此小的體積和重量，意味著武器系統的攜彈量可以提高十倍以上。另外，彈頭沒有彈藥，也就意味著不會發生爆炸，那么裝載這樣的炮彈是非常安全的，不會引發意外的爆炸事故，從而可以大幅減少安全防范措施。

天生一副好基因

因為電磁炮是靠電磁力推動，那么，可以精確地調節電流電壓，從而也就可以精確地控制炮彈的加速時間和加速力大小。這又為精準打擊提供了條件。同時，也避免了能量的浪費。傳統的炮彈用藥包來發射，而藥包是固定的，難以調整藥量，且每個固定藥包的藥量很難做到完全相等，這又必然會帶來射擊誤差。跟傳統火炮相比，電磁炮更具有精確打擊的“好基因”。

炮彈的成本導彈的射程

傳統炮彈使用化學能，電磁炮則是電能，兩相比較，火炮發射藥產生每兆焦耳能量需要10美元，而電磁炮只需要0.1美元。打仗就是打鋼鐵，打經濟，如果我方用1美元的彈藥產生的殺傷力，敵方需要用100美元才能產生與我相等破壞力，那么，敵方可能會在我之前早早地破產。美國海軍研究局稱，該武器可在6分鐘之內將炮彈打到400千米遠的地方！的確是一種“以炮彈的成本達到導彈射程”的致命武器！

材料是最大的難題

電磁炮威力巨大，初速快，但這也因此帶了一些棘手的問題。一是發射能量巨大的電磁炮，會產生大量的熱量，這個熱量足以融化炮管，所以，找到可重復利用的炮管是一個緊要的問題。二是彈丸本身的材料難題，必須保證彈丸在超高速飛行的時候不會變形或燒毀。三是制導問題，美國的“亞瑟王神劍”精確制導炮彈內置gps接受裝置，可要是把這些電子元件裝在電磁炮彈頭里，因為初速極高，彈頭內的任何電子元件都將承受45000個G的過載，電子元件的生存環境極其殘酷。最后則是體積問題，現在的電磁炮體積依然龐大，必須進一步減少體積，才可能大規模地安裝在各種戰艦上。

雖然面臨的問題還比較多，但是我們有理由相信，電磁炮必然會走向成熟。恩格斯說：“社會一旦有技術上的需要，則這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進。”

我們不期望電磁炮頻繁地用在未來戰場的殘酷廝殺上，但事實一次又一次地告訴我們，對先進武器的研究總是會推動整個科學的發展，從而給普通民眾的生活帶來極大的便利。世界上第一臺計算機的出現是為了更快地計算炮彈彈道；而互聯網的誕生是也是出于戰爭防御的因素，即提供一個分散的通訊網絡，即使一些地點被核武器摧毀也能正常工作。

發表于 2014-11-03 00:00
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