美國電磁炮為何遲遲不能服役？五大瓶頸制約研發進度

資料圖：美國電磁軌道炮進行射擊試驗

近些年來，美國海軍公布了一系列科幻戰艦，比如：自由級瀕海戰鬥艦、獨立級瀕海戰鬥艦和DDG-1000朱姆沃爾特級驅逐艦等。而就在DDG-1000朱姆沃爾特級驅逐艦以及美軍最新的福特級航母上，將會裝上可能引發世界各國新一次軍事「革命」的電磁炮。而就在前幾天，美國海軍進行了電磁軌道炮的連續射擊試驗，在25秒內接連發射兩枚炮彈，測試發射彈丸距離超過100海里…….

要知道，世界各國海軍艦載武器的選擇在於戰略、戰術的需要，美國海軍需要的艦載武器是要符合美國全球戰略，便於美國海軍在全球範圍內快速打擊及對陸攻擊支援能力，強調的是遠程火力支援和精確打擊。目前，美國海軍對陸火力支援只要依靠3種形式：艦載機、巡航導彈、艦炮。美國海軍經過對以上三種火力支援方式的綜合對比，得出結論：對陸火力支援，使用遠程火炮的方式最好，而美國海軍認為艦載電磁炮是執行對陸火力支援的最佳方式。（目前DDG-1000朱姆沃爾特級使用的為先進艦炮系統AGS）

美國海軍DDG-1000驅逐艦使用巡航導彈及艦炮開火的假想圖

美國電磁發射技術起始於20世紀80年代初期，以國防高級研究項目局（DARPA）和美國陸軍為主要資助方。20世界80年代後期，美國陸軍開始開始依託德克薩斯大學設立的研究機構研究電磁發射技術的關鍵性技術問題，一方面為決策提供技術支持，一方面為電磁發射技術的的長遠發展奠定基礎。

20世紀90年代，美國海軍論證的下一代採用全電推進的DDX計劃成形，在未來戰爭高技術條件下海陸空天的綜合性、立體的信息化戰爭構想下，美國海軍開始強調火力支援能力。另一方面，隨著電磁發射技術的發展，以及彈藥精確制導技術的應用，美國海軍對電磁炮艦載化更加重視。因為，相比陸軍的車載平台，海軍的艦載平台能夠為電磁炮提供更大體積和重量承載能力，並讓電磁炮獲得更多的能量，以及更方便的冷卻。後來，美國海軍開始資助對艦載電磁炮的相關研究，與美國陸軍共享電磁發射技術的研究成果。

經過20多年的研究、發展和試驗，美國在電磁發射技術上投入巨大，但也在電磁炮方面取得了很多成果，尤其是在電磁軌道炮方面（按照電磁炮結構的不同，電磁炮目前分為同軸線圈炮、電磁軌道炮、磁力線重接炮以及軌道-線圈複合型電磁炮四種），比如：

1.在小口徑（10mm）、中口徑（40mm）和大口徑（90mm）電磁炮樣機上，在保證發射組件完好的前提下，成功進行了多次試驗，初速達到了2500m/s。

2.在中口徑（40mm）電磁炮養雞上，用同一軌道驗證了多發試驗（約10發），並驗證了在一定條件下可消除轉捩現象。

3.在大口徑（90mm）電磁炮樣機試驗表明：當速度達到時易出現轉捩，它不影響本次發射，但對軌道壽命及炮管設計有影響。

4.通過多次對電磁軌道炮的發射試驗，了解了軌道刨削產生的機理，可以通過選擇合適的材料加以消除。

5.通過多次試驗，發現在電磁軌道炮在炮口安裝吸能裝置能減小發射侯征。

早在2001年，美國海軍召開了艦載遠程電磁炮的可行性研討會，結論認為：無論是原理還是技術，艦載遠程電磁炮都不存在不可逾越的障礙！

美國海軍的新概念武器由海軍研究局負責，2003年其對DDX計劃集成電磁軌道炮的可行性研究做出報告：電磁軌道炮的能量需求遠低於定向能武器，DDX（也就是DDG-1000）採用了集成化電力系統，其輸出功率可以達到75MW，是美軍目前的阿利·伯克級去追結案的10倍，可以滿足電磁軌道炮的需求。

2003年4月，美、英一起成功完成了90mm原口徑電磁軌道炮的海上演示驗證，彈丸速度達到2500m/s。2003年7月，試驗結果上報了美國海軍研究諮詢委員會電磁炮技術專家組。2004年2月，專家組評估認為：電磁炮是美國海軍執行遠程火力支援的革命性手段，是裝配DDX（DDG-1000）的最佳候選者；DDG-1000的電力系統總容量將達到80MW,完全能滿足電磁炮15到30MW的電能需求！

2006年，美國海軍研究局通過屬下的、位於達爾格倫海軍水面戰中心與BAE公司簽訂了炮口動能為32MJ的電磁軌道炮試驗樣機的研製合同，計劃於2011年完成。主要研究解決電磁軌道炮的軌道壽命、一體化發射組件設計等工程問題。同時，開展「艦載電磁軌道炮的戰術應用研究」，主要研究電磁軌道炮的輕量化方案。此外，還自主波音公司與瑞德普實驗室研究可接受50000G加速度、具有導航與制導能力的彈丸組件技術。

2007年1月16日，美國海軍研究局在佛吉尼亞州海軍水面戰中心達爾格倫分佈的新型電磁軌道炮樣機投入使用，併發射了1發超高速彈丸為慶典儀式剪綵。該樣炮樣機口徑90mm，彈丸質量3.2kg，初速為2146m/s，炮口動能7.4MJ。美國海軍公開稱：艦載電磁軌道炮徹底將改變海軍的打擊方式，未來將為美國海軍提供550公里以上更加高效的火力支援手段！

總而言之，美國海軍計劃2011年完成炮口動能32MJ的電磁炮系統的岩石認證，其發射質量20kg，初速為2000m/s，軌道壽命為100發。並在2015年完成炮口動能64MJ的電磁炮系統演示驗證，發射質量20kg，初速為2500m/s，軌道壽命為1000到10000發。並計劃2020到2025年在美國海軍的艦艇上裝備電磁軌道炮，並逐步形成戰鬥能力。

目前美國海軍DDG-1000驅逐艦使用的155mm常規火炮

因此，目前的美國DDG-1000驅逐艦先是用了155mm的常規彈藥，使用遠程攻擊彈藥作為過渡，待電磁軌道炮研製、測試完畢再裝備，從而提供足夠的遠程火力支援，攻擊陸上目標。

綜合以上，我們可以了解到美國海軍的電磁軌道炮還沒有正式服役，其仍處於研製改進階段，那麼如此科幻，足以引起軍事「革命」的電磁軌道炮到底遇到了什麼技術瓶頸呢？

1.超高速、遠程彈丸技術

電磁軌道炮的彈丸初速高，承受的過再大，飛行距離遠。要求其內部的導航/制導部件具有抗高過載的能力；彈丸的空氣動力學學需要特殊設計；彈丸與電磁炮電樞的組合及分離技術。

2.軌道的抗燒蝕技術

軌道的燒蝕問題一直是影響電磁軌道炮與應用的技術平靜。經過多年的研究和探索，軌道的抗燒蝕技術取得了重大突破，獲得了階段性的研究成果，但是由於電磁軌道炮的相關技術過於超前，目前這以問題還沒有完全解決，實習預期的軌道發射壽命，還有相當大的時間。

3.發射系統的工程化應用

優化發射系統中軌道和絕緣機構的材料設計、結構設計，以及生產中的製造工藝性問題；並進行疲勞試驗和研究，解決發射系統在多次循環發射應力作用下的耐受性；

4.高功率脈衝電源技術

美國海軍與其的艦載電磁軌道炮需要在8至12ms內提供為平均值為5MA的脈衝電流，所需要的總能接近200MJ。因此，電源系統需要解決能量的快速吸收與存儲、電流波形的形成與整形、強電流的檢測與開關控制技術問題等。

5.熱管理技術

對於電磁軌道炮而言，不論是目前實驗室內的單次發射還是未真正涉及到系統的熱管理問題。雖然前幾日美國海軍使用電磁軌道炮進行了連續，但只發射了兩枚炮彈。在將來的實際應用中，對於按照一定的發射頻率執行火力支援任務的電磁軌道炮而言，系統的熱管理問題極其重要，必須採用綜合性的散熱和冷卻技術，實現系統內的熱載荷平衡。

本文為科普網軍事頻道原創，作者京腔熱血小鯊魚。轉載請註明來源和作者

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