电磁线圈炮

电磁线圈炮概述

如图所示，电磁线圈炮(Electromagnetic Coil Gun)是电磁发射的一个技术分支，通常由若干同轴排列的定子线圈和一个可在其内部轴向运动的电枢线圈组成，发射时由外部电源依次给定子线圈充电，在线圈周围形成强大的磁场、并与电枢感应(或外部输入)电流的磁场相互作用，产生洛伦兹力推动电枢运动。利用多级定子线圈依次加速电枢，并通过精确控制定子线圈的充电时间可使电枢持续加速。每个定子线圈所需电流比电磁轨道炮小、而能量利用率高，对加速大质量物体非常有用。

作者：白鹰

网上流传的中国电磁炮上舰的照片。笔者作为电磁炮爱好者，曾经自行设计制造过电磁炮的工程模型。

现就网上流传的图片资料，对目前这门炮尝试进行一些分析！

图片：网上流传的中国电磁炮装舰样机，注意炮管中后部凸起部分及下部支撑结构。

针对这台原型机，目前比较大的一个争议就是这门电磁炮的种类。

通常意义上的电磁炮包括：轨道炮，重接炮以及线圈炮三种形式。但从实质上说，重接炮是线圈炮的一种特殊种类。从目前的照片来看，基本可以排除重接炮的可能，因为重接炮的弹丸为实心的非铁磁材料的良导体。从未来装备部队的角度来看，研发这样一种弹种单一的武器显然不利于部队遂行多任务的要求。

图片：重接炮基本构型

目前相对主流的意见是轨道炮。

因为相对于线圈炮，世界各国在轨道炮上投入的资源更多，相关技术也比较成熟。2014年美军在圣地亚哥海军基地港口的联合高速船USS Millinocket（JHSV 3）上展出的BAE系统公司制造的电磁炮原型机即为轨道炮。此前陆上试验的型号也是轨道炮。

摸着鹰酱屁股过河的兔子，这次上舰的会不会也是轨道炮呢？

图片：BAE系统公司制造的电磁轨道炮原型机

我认为未必。

根据图片判断，从炮管中段向后明显的凸起部分，而轨道炮的炮管是两段相互平行的均匀金属导轨。从此前BAE系统公司展示的原型机中我们也可以看到这点。

对于这部分凸起是散热系统的质疑，其实也并不可靠。固然轨道炮运行需要较高的电流和电压，同时会发生剧烈的烧蚀，但其发热量远未达到需要如此庞大的散热系统的地步。况且如果是散热系统，应当有冷却液回路连接到炮塔内部，但从目前的图片分析并未发现类似的结构。所以基本排除了是电磁轨道炮加散热系统的假设。

而凸起部分更可能是多级感应式线圈炮的前几级加速线圈，后面炮管较细的部分可能为次级加速线圈或制导线圈一类的装置。炮管下部存在的支撑结构，则可能证明了炮管内高密度金属的存在，例如铜质的驱动线圈。

图片：网友分析的电磁炮全系统模块。

很明显，我们此次上舰的电磁炮样机走了与国外经验完全不同的道路。这在某种程度上暗示了我们在这一领域取得了突破性的进展，已经可以独立走出自己的道路而不需要参考别人的发展方式。

那么采用线圈炮相对于轨道炮有怎样的优势呢？

线圈炮相对于轨道炮的优势可以说是相当明显的。首先就体现在了线圈炮的高能量效率上，而能量转换效率最能体现电磁炮系统的性能，而在影响能量转换效率的诸多因素中，轨道炮主要损失在于炮管的欧姆损失与炮管电感的残留磁能，而即便是理想条件下忽略电阻的轨道炮，电源提供能量的一半转化为弹丸的动能，导轨炮的效率最高也只有50%，考虑到炮管的欧姆损失和摩擦阻力等，导轨炮的效率必然会低于50%的理论值，一般在25%-35%左右。

图片：电磁炮与传统火炮能量转换效率对比，1：线圈炮 2：轨道炮3：电热炮

相比之下线圈炮的优势则更为明显，可以通过磁悬浮技术避免弹丸与炮管的机械接触，这就避免了摩擦阻力的产生；而在理论上线圈炮可以达到100%的潜力，而现实中平均也可达到50%以上的效率，这几乎是导轨炮效率的两倍。

这也就意味着在使用相同电源的时候，线圈炮可以达到更高的弹丸动能。而多级线圈驱动的方式则可以大大减小驱动元件所需的电流，同时大可使用多电源分散供电，从而避开了特大功率电源和开关的存在。

图片：电磁线圈炮理论模型。

而从未来装备部队的角度来看，线圈炮有着相比于轨道炮更为明显的优势——高维护性。

多级线圈炮在使用中可以方便地通过拆卸部分线圈来进行维修，而轨道炮则需要整段更换导轨。另一方面，线圈炮在使用中不会有烧蚀问题，而轨道炮在发射时会对导轨产生剧烈的烧蚀作用。在目前的材料技术下导轨炮在经过一定次数的发射后就需要更换导轨，这无形中增加了后期的维护成本以及不可靠性。

图片：中国可能走了一条与美国完全不同的电磁炮道路。

总体来说，这次电磁炮上舰体现了我国不断增强的科技实力，也体现了我们不甘于永远走别人的走过的老路，而是要走出自己独特的新路的决心。

我们看到的不只是科技的进步，更有无数科研人员的努力与付出。