电磁炮技术再次外溢！中国军工已推出电磁枪：美军电磁炮却已下马

据中国军视网发布的报道，中国军工已经推出了电磁驱动的武器系统，而据军视网的主持人介绍，这种武器可调威力，可以发射非致命性弹药。

近些年来，中国接连在电磁弹射与电磁炮等军事领域以外推出电磁武器，继消防灭火、电磁橇之后再次推出电磁枪，这些装备究竟是什么原理，为什么会如此火热，而传闻美军在2021年已经下马电磁炮，究竟是真的吗？

中国军工已推出电磁枪：到底是什么原理

从军视网发布的视频来看，这种枪械的外观是一个比较低调却又彰显高科技的造型，枪管部位有9个开口，能看到内部的部分结构，下方则是扳机，而在扳机后方则是一个比较大的电池仓或者弹匣，让人比较纳闷的是这种枪械的枪口并不是大家熟悉的圆形，而是一个矩形！

这玩意儿拿在手里，要不是有个可以扣动发射的扳机，还有顶部可以加装瞄准器具的皮卡丁尼导轨，谁都不会知道这居然是把用来射击的枪械。

方形发射口：哪种电磁武器发射口是方形的？

先给出答案，轨道发射技术和重接线圈发射技术的发射口是方形的，但笔者认为应该是重接线圈发射技术，其理由也很简单，这种技术比较适合用来制造枪械。就目前的技术而言，用于电磁发射的技术大致有如下四种：

1、轨道发射技术；2、线圈发射技术；3、重接线圈发射技术；4、电热化学发射技术；

第四种就是电热发射技术，用电热加热工质膨胀将弹丸发射出去的技术，肯定不会用在电磁枪上面，这个是可以直接排除的。第二种线圈发射技术的理想弹丸是圆形，因此也可以排除，本来这种线圈发射技术也适合用来作“玩具枪”，但枪口是矩形直接就把这个可能给排除了，下文就来介绍两种技术：

轨道发射技术：结构原理简单，但工程要求之难堪比登天

轨道发射技术的原理只需要一个右手螺旋定则和左手定则即可搞明白，它的结构简单到发指，比如一门高大上的电磁炮的原理就是这样：

电磁炮发射原理与方向判断：

1、观察电流流向：电流从上方导轨经过弹丸的电枢再从下方的导轨回到电源2、用“右手螺旋定则”判断出磁力线的方向：手握导线，大拇指指向电流方向，手指自然弯曲方向就是磁力线方向；3、用“左手定则”判定弹丸发射方向：手掌自然摊开，左手手指指向电流、磁力线穿过手心，大拇指方向就是弹丸发射方向；

是不是很简单？这种发射技术的难点不在原理而是导轨和电源，因为这个发射方式在低电流时其实没啥用，只有在兆安级电流产生的洛伦兹力驱动速度才能达到各位比较满意的结果，但在这种模式下，电源的要求极高，而导轨的烧蚀问题也会非常严重。

虽然轨道炮的发射口也可以是矩形，但小型发射武器比如电磁枪不可能采用这种模式，而另一种重接线圈发射技术的可能性就比较高了，这种方式的原理如下图：

这个发射原理是当电流脉冲进入线圈时，中间的金属物（非导磁的良导体比如铝板）中会形成涡流，并且线圈电流和涡流的相互作用会推动铝板。当弹丸离开线圈时，来自线圈的磁力线“重新连接”，可以用多级线圈构成串联加速，同时也可以多级线圈形成并联以增加载荷：

多级并联与驱动电路，这个比较复杂，并且这种发射方式可以发射重载物体，电磁弹射用的也是这类技术。

线圈发射技术结构

因此从矩形枪口来分析，重接线圈发射技术的可能性还是非常大的，虽然线圈炮也可以将线圈绕成椭圆形或者矩形，但从发射效率来分析，圆形是最佳的，没必要故弄玄虚搞成矩形。在王莹和肖锋所著的《电炮原理》中对这几种发射物的速度也做了理论分析：

轨道发射速度是最高的，线圈发射与重接线圈发射速度范围比较小，但对于枪械来说并不是什么严重的问题。而据介绍称，这种枪械是用来发射非杀伤性质弹丸的。

我国电磁炮、电磁弹射技术已全面外溢，美国电磁炮却已下马

上文已经说明，实用电磁炮用的是轨道发射原理，其推动力来自洛伦兹力；而电磁弹射用的则是磁场重接，但个中的关键不是了解原理，真正的难度是工程实现：

电磁炮的难点上文已经说明，关键在于电源和轨道防烧蚀技术，原因很简单，通电的轨道相当于单匝线圈，根据毕奥-萨伐尔定律和安培定律可以推算出，炮弹受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比，因此要想获得高速弹丸，必须供给轨道强大的电流。通常该电流的数值能达到兆安级甚至更高，而电流的脉冲宽度则在毫秒级。

在这个发射过程中必须要解决几个技术，一个能提供兆安级别的电源，另一个则是脉宽在毫秒级的脉冲电源调制技术，还有则是电磁导轨的防烧蚀技术，因为兆安级别的电流通过，而弹丸则以每秒千米级速度划过导轨，拉出来的电弧会让你怀疑人生，比电焊现场都要高几个数量级。

据美军公布出来的信息，发射几十次就要更换导轨，美军已经解决了电源问题但导轨问题却一直没有解决，最终于2021年下马！

美军电磁炮计划被取消

我国已经解决了这些问题，并且已经于2018年2月在072III海洋山登陆舰上进行了电磁炮海试，结果如何并没有详细公布，但我们可以猜测的是，不到工程应用阶段是不会海试的，因为海试不是解决电源、导轨、控制系统这些问题，而是这些设备在海洋高湿度、高盐度以及海浪颠簸问题中的发射与维护问题。

除了军事级别的电磁炮以外，2021年底央视还公布了外溢到消防领域的电磁炮，因为没有火光，没有火工品管制的电磁炮用来投射灭火弹是再好不过了，可以在数千米范围内精准的将灭火弹击中着火区域完成灭火任务，也可以对准高楼大厦的火灾区域进行灭火。

电磁弹射技术的外溢：你可能都想象不到

电磁弹射的驱动原理是重接线圈驱动技术，它可以使用多个线圈串联+并联来实现重载弹射，要实现这个发射难度之大难以想象，因为弹射战斗机的强度之高简直就是变态，下文就来简单计算下，弹射起飞时的功率是多少？

假设电弹将36吨重的飞机在3秒内加速到最高140节（259.28千米/小时），其消耗的能量通过动能公式计算可以得到为：

93312000焦耳，约为：25.92千瓦·时

假设通过储能、转换以及直线电机变成推动飞机的机械能，效率为50~60%计算，发射一架战斗机的成本约为52度电。这个电力消耗是不是不大？但这是2~3秒内消耗的电能，换算成功率大约是31,104KW，也就是3万千瓦左右。在如此极端情况下的电磁环境是极端恶劣的，必须要在多个方面达到要求：

1、足够大功率输出的储能设备（可以是飞轮储能或者电容储能）；2、超高功率的变频器与控制系统；3、超大功率的驱动线圈；4、超大容量的驱动线圈冷却技术；5、电磁干扰屏蔽系统；

弹射功率需要3万千瓦，那么储能设备、变频控制线路功率只能高而不能低，这些设备都得达到了要求后，线圈弹射时损耗也非常大的，据说弹射系统效率只有50%，假设50%都损耗在线圈上，那么必须要对其进行散热，而弹射间隔大约是45秒，那么散热功率也会高达1000KW！

还有一个则是屏蔽系统的要求，因为在线圈中通过如此强大的电流会有一个快速变化的磁场产生，周围环境的金属物体会感应到涡流而发热，如果是电子设备被干扰，那么毁伤情况和遭遇一枚EMP电磁脉冲炸弹袭击差不多，因此必须要做好屏蔽。

美军已经解决了这些问题，但美军的电磁弹射非常不稳定，原因是电磁弹射系统中有交直流两条路线，美军走的是交流，结果导致变频与控制系统太过复杂，四套弹射系统共用一套变频控制系统，检修控制系统得四套全部停机，2020年6月8日，USNI News（美国海军研究学会新闻网）就曾报道称，福特号航母的电磁弹射系统出现严重故障，导致航母在5天内无法弹射飞机。

如果在战时的话怎么办？难道在航母上层建筑挂上“免战牌”？中国的电磁弹射走的是直流路线，在储能与转换过程中比交流要更简单，而且在未来部署舰载能量武器还能因地制宜随地布置储能设备，因为储存直流电可以用超级电容，而搞出交流电则只能用飞轮发电机，要么用复杂的变换设备！所以交流线路是方向性错误。

飞轮储能发电一体机

美军选择交流真是一言难尽，笔者相信美军有技术可以换成直流，但来来去去这时间消耗可就大了去了，然而不长眼的法国还向美军购买了一套电磁弹射设备，准备装在法国人的新航母上，据说单价是13.5亿美元！法国人自己搞不出来，也只能向美国人买了。

电磁雪橇：居然还可以这样用

10月20日，央视网快看官方微博发布了一条博文称世界上首个电磁橇设施成功运行，对吨级或以上物体最高推进速度可达每小时1030公里。很多朋友都纳闷，这玩意儿到底是啥原理，又是干啥用的？

笔者写文做过分析，基本和电磁弹射是同一个原理，也就是电磁弹射的民用版，它的用处可就大了，常规用途可以用于以前需要用火箭加速才能测试的对象，比如高速地面交通、航空飞行器等高速先进装备的研发测试等。

但电磁雪橇还有另一个更高级的应用，假设将它拉长到10千米级别，最终加速比如是5千米/秒，开口在8千米的青藏高原某高峰顶上，能用来干什么？再装个小火箭，就飞出大气层进入近地轨道了，没错，它还能用来电磁发射近地轨道的载荷。

以上几个案例看起来是个案，但这些都是有联系的，这是我国电磁领域爆发后外溢的民用或者军民两用设备，而目前从珠海航展上爆出的各种眼花缭乱的装备，基本上中国军工想到啥就能造出啥，只有你想不到的，没有他们做不到的！