2010年12月10日，美國弗吉尼亞州達(dá)爾格倫海軍水面戰(zhàn)中心進(jìn)行電磁軌道炮射擊試驗(yàn)，照片為高速攝像機(jī)拍攝的電磁軌道炮發(fā)射時的場景。
近日，美國ChinaTopix網(wǎng)站刊發(fā)文章稱，美國海軍已經(jīng)證實(shí)計(jì)劃2016年在一艘艦船上開展電磁軌道炮艦上實(shí)驗(yàn)，若電磁軌道炮在未來10年內(nèi)大規(guī)模部署，將有可能改變未來海軍的作戰(zhàn)形式。
電磁軌道炮是一種利用電磁力（洛侖茲力）加速彈丸，使其以超高速發(fā)射的新概念武器，它克服了傳統(tǒng)艦炮的諸多局限，射程遠(yuǎn)，速度高，對目標(biāo)的毀傷性更強(qiáng)，一旦部署上艦，電磁軌道炮將引發(fā)海軍打擊作戰(zhàn)的新一輪變革。
美國海軍推動電磁軌道炮走向戰(zhàn)場
人們對電磁軌道炮的研究起步很早，但最初的研究僅停留在原理演示階段。資料顯示，1918年，法國發(fā)明家維勒魯伯最早研制出電磁軌道炮，到1944年，德國的漢斯勒博士研制出長2米、口徑20毫米的電磁軌道炮，成功將重10克的圓柱體鋁彈丸加速到1.08公里/秒，隨后又將兩門電磁軌道炮串聯(lián)起來，使彈丸速度達(dá)到了1.21公里/秒。但由于材料和電力等關(guān)鍵技術(shù)無法解決，電磁軌道炮的研究一度停滯不前。
直至1978年，相關(guān)技術(shù)原理終于取得突破性進(jìn)展，澳大利亞物理學(xué)家成功將電磁軌道炮的發(fā)射速度提高至5.9公里/秒。隨后，美國國防部成立“電磁軌道炮聯(lián)合委員會”，協(xié)調(diào)美軍、能源部、國防原子能局等原來分散進(jìn)行電磁軌道炮研究的部門，從整體上推動了電磁軌道發(fā)射技術(shù)的發(fā)展。
2003年，當(dāng)時的聯(lián)合防務(wù)公司（現(xiàn)BAE系統(tǒng)公司武器系統(tǒng)分部）對DD(X)（即現(xiàn)在的朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦）裝備電磁軌道炮的可行性進(jìn)行研究，認(rèn)為新一代艦艇的發(fā)電能力可以滿足電磁軌道炮的電力需求，且系統(tǒng)體積、技術(shù)難度等問題都可以解決。
兩年后，美國海軍研究局在海軍水面戰(zhàn)中心達(dá)爾格倫分部正式啟動“創(chuàng)新性海軍原型”（INP）計(jì)劃，標(biāo)志著美國海軍開始推動電磁軌道炮由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)崙?zhàn)應(yīng)用。
這個計(jì)劃由海軍研究局負(fù)責(zé)管理，其中，海軍水面戰(zhàn)中心達(dá)爾格倫分部負(fù)責(zé)試驗(yàn)驗(yàn)證，由BAE系統(tǒng)公司和通用電子公司負(fù)責(zé)32兆焦耳電磁軌道炮技術(shù)開發(fā)和前期設(shè)計(jì)工作。
項(xiàng)目計(jì)劃從2005年8月開始，利用4～8年時間對電磁軌道炮所需的技術(shù)進(jìn)行全面研究，主要解決四大關(guān)鍵技術(shù)問題，即發(fā)射裝置、彈丸、脈沖供電網(wǎng)絡(luò)和艦艇集成，預(yù)計(jì)于2020年～2025年間實(shí)現(xiàn)艦載武器化。
電磁軌道炮工程樣機(jī)已經(jīng)研發(fā)成功
電磁軌道炮不同于普通火炮，它由導(dǎo)軌、發(fā)射組件、供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。軌道是并排的兩條，貫穿火炮身管，發(fā)射組件由彈丸、輕型彈托及推進(jìn)板組成，與導(dǎo)電電樞一起置于兩條軌道之間，由彈托固定彈丸，以脈沖形成網(wǎng)絡(luò)、電容器組或旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置提供發(fā)射所需的電能。脈沖形成網(wǎng)絡(luò)向其中一條軌道通電，電流經(jīng)導(dǎo)體電樞流向另一條軌道，從而在兩條軌道周圍分別產(chǎn)生一個垂直于軌道的強(qiáng)磁場以及一個與電流反方向的作用力。磁場與流經(jīng)電樞的電流相互作用，產(chǎn)生沿炮管軸向的洛侖茲力，把發(fā)射組件和電樞沿軌道加速到超高速。當(dāng)發(fā)射組件離開炮口時，彈托、電樞及推進(jìn)板與彈丸脫離，彈丸開始向目標(biāo)飛行。
電磁軌道炮利用極高的電流產(chǎn)生強(qiáng)大的洛侖茲力，可把彈丸初速度提高到7馬赫以上，射程超過300海里。發(fā)射后，彈丸首先快速沖入外大氣層，而后重新進(jìn)入大氣層并以5馬赫以上的速度撞擊目標(biāo)。相比傳統(tǒng)火炮，電磁軌道炮彈丸的爆破強(qiáng)度并不大，但是依靠極高的飛行速度帶來的超強(qiáng)沖擊力，同樣能對目標(biāo)造成強(qiáng)大的殺傷力。此外，電磁軌道炮對傳統(tǒng)高能材料的摒棄，使其在生產(chǎn)、運(yùn)輸、搬運(yùn)和存放的過程中不再受制于爆炸物安全標(biāo)準(zhǔn)的限制。
與傳統(tǒng)火炮相比，制約電磁軌道炮發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)主要為電力供應(yīng)、火炮身管壽命和彈藥技術(shù)三個方面。
電力供應(yīng)是發(fā)展電磁軌道炮的基礎(chǔ)。以美國最初計(jì)劃安裝電磁軌道炮的朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦為例，該艦采用綜合電力系統(tǒng)，發(fā)電功率81兆瓦，原計(jì)劃裝備兩座發(fā)射能量63兆焦耳的電磁軌道炮，要達(dá)到6發(fā)～12發(fā)/分鐘的持續(xù)射擊速率，艦船要為它提供15兆焦～30兆焦的持續(xù)電力供應(yīng)。
火炮身管壽命是制約電磁軌道炮發(fā)展的技術(shù)障礙，它主要體現(xiàn)在導(dǎo)軌刨削和電樞捩轉(zhuǎn)兩種磨損現(xiàn)象，這兩個問題都已得到有效解決。
彈藥技術(shù)所取得的進(jìn)展為電磁軌道炮的發(fā)展提供了條件。電磁軌道炮在發(fā)射過程中，彈丸要承受超過50000G的加速度，這對彈藥內(nèi)部控制和制導(dǎo)部件的要求極高。目前參與彈藥研制的單位有BAE系統(tǒng)公司、波音公司和德雷柏實(shí)驗(yàn)室等單位。
“創(chuàng)新性海軍原型”（INP）計(jì)劃開始實(shí)施后進(jìn)展很順利，2013年，美國海軍水面作戰(zhàn)中心分別對BAE系統(tǒng)公司和通用原子公司交付的電磁軌道炮工程樣機(jī)進(jìn)行了測試和評估。經(jīng)過比較后，海軍研究局選擇了BAE系統(tǒng)公司對電磁軌道炮項(xiàng)目進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)，重點(diǎn)研究發(fā)射系統(tǒng)的可重復(fù)發(fā)射技術(shù)。
2014年7月，美國海軍研究局將兩套電磁軌道炮原型機(jī)安裝到“米利諾基特”號聯(lián)合高速船上，預(yù)計(jì)于2016年進(jìn)行海上演示試驗(yàn)。
電磁軌道炮引發(fā)未來海軍作戰(zhàn)方式改變
電磁軌道炮憑借速度高、射程遠(yuǎn)、成本低的優(yōu)勢，可能會取代對陸攻擊導(dǎo)彈、戰(zhàn)術(shù)空中支援和大口徑遠(yuǎn)程艦炮在海上火力支援中的部分使命，進(jìn)而，將對海上作戰(zhàn)模式、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用方式、海上平臺設(shè)計(jì)及其裝備發(fā)展產(chǎn)生革命性重大影響。
具體說來，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是改變未來大口徑火炮對目標(biāo)的殺傷機(jī)理，大大提高艦艇作戰(zhàn)能力。與傳統(tǒng)大口徑火炮相比，電磁軌道炮在殺傷力、速度、貯彈量、費(fèi)用等方面都有明顯優(yōu)勢，并將改變未來大口徑炮對目標(biāo)的殺傷機(jī)理。電磁軌道炮依靠炮彈的超高速撞擊動能來達(dá)到毀傷目的，取消了爆炸裝藥和推進(jìn)劑，大大減少了后勤保障費(fèi)用，爆炸裝藥和推進(jìn)劑所帶來的環(huán)境和安全問題都能迎刃而解。同時，電磁軌道炮上艦后，其彈藥庫可以更緊湊、更安全，在給定的彈藥庫中能攜帶更多彈藥，從而大大提高艦艇作戰(zhàn)能力。
二是可能成為沿海500公里范圍內(nèi)對岸精確打擊的主要方式。美國海軍對岸火力支援有3種形式，分別為艦炮、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈和艦載機(jī)。常規(guī)火炮受其傳統(tǒng)發(fā)射方式的局限，炮彈初速已基本達(dá)到了極限。以美國海軍127毫米艦炮為例，試驗(yàn)證明，發(fā)射ERGM彈的初速不到1000米/秒，它需要依靠火箭助推裝置達(dá)到增程目的，并需要制導(dǎo)裝置來提高命中精度，從而使炮彈的總成本大幅度提高，已與普通導(dǎo)彈相當(dāng)。電磁軌道炮在打擊速度和效費(fèi)比方面具備明顯優(yōu)勢。此外，相比于巡航導(dǎo)彈和艦載機(jī)，電磁軌道炮可在6分鐘以內(nèi)完成500公里外岸上目標(biāo)的打擊任務(wù)，打擊速度更快。
三是有可能從攻防兩端改變海戰(zhàn)場力量對抗平衡。在用于攻擊時，由于電磁軌道炮速度快，可有效壓縮防御方的反應(yīng)時間，其灌頂攻擊的方式則進(jìn)一步增加了攔截難度。此外，電磁軌道炮的灌頂攻擊方式和動能戰(zhàn)斗部相結(jié)合的模式，特別適合攻擊掩體、工事和地下目標(biāo)，可用于打擊對方的戰(zhàn)略設(shè)施。在用于防御時，尤其是在海上防空反導(dǎo)方面，艦炮主要承擔(dān)近距離防御任務(wù)，由于電磁軌道炮超高的初速度，炮彈能在很短時間內(nèi)飛出更遠(yuǎn)的距離，縮短了防御系統(tǒng)的反應(yīng)時間，擴(kuò)大了海上防空反導(dǎo)的作戰(zhàn)范圍。如果配合使用制導(dǎo)技術(shù)，其單發(fā)攔截概率與艦空導(dǎo)彈相當(dāng)，但其發(fā)射彈數(shù)比艦空導(dǎo)彈多得多，可明顯增強(qiáng)防御系統(tǒng)的綜合攔截效果。
值得一提的是，盡管電磁軌道炮來勢洶洶，我們必須看到，一方面，制約電磁軌道炮發(fā)展的材料、能源、制導(dǎo)等技術(shù)瓶頸并未完全解決，距離真正參加實(shí)戰(zhàn)并改變戰(zhàn)場形式還需很長一段時間；另一方面，電磁軌道炮發(fā)射后，彈丸失去動力，且飛行速度快，機(jī)動能力有限，彈道軌跡容易預(yù)測，隱身能力差，還會帶來暴露母艦位置的危險(xiǎn)。
從美國發(fā)展電磁軌道炮的過程可以看出，合理的技術(shù)發(fā)展路線、科學(xué)的統(tǒng)籌安排、多單位的協(xié)調(diào)合作以及大規(guī)模的資源投入是研制取得重大進(jìn)展的關(guān)鍵。我國也應(yīng)該高度重視新概念武器裝備研發(fā)，努力減小或避免同美國之間的武器代差，密切關(guān)注國外相關(guān)新概念技術(shù)發(fā)展動向，充分發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，另辟蹊徑，錘煉具有我國特色的撒手锏裝備。
?。ㄗ髡邉⒖?楊文韜 單位：海軍裝備研究院）