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很多網(wǎng)友提問：電磁軌道炮的優(yōu)點(diǎn)之一是射擊時(shí)無聲響、無煙霧、無炮口焰，但在很多的試驗(yàn)照片中炮口出現(xiàn)了明顯的火焰，是怎么回事？這其實(shí)是由瞬間電弧產(chǎn)生的。

▲ 電磁軌道炮試驗(yàn)發(fā)射情景

電磁炮共有三類，分別是線圈炮（coil gun）、電磁軌道炮（rail gun）、重接炮（reconnection gun），其中電磁軌道炮是各國發(fā)展的重點(diǎn)，我們現(xiàn)在看到的電磁炮射擊試驗(yàn)照片和視頻，基本都是來自電磁軌道炮。

▲ 電磁軌道炮的電磁學(xué)原理

從技術(shù)原理上講，電磁炮和傳統(tǒng)火炮有著本質(zhì)區(qū)別，不需要火藥燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能來推進(jìn)彈丸，而是基于電磁感應(yīng)原理，通過電磁場產(chǎn)生的洛倫茲力來發(fā)射彈丸。由于不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因此在理論上電磁炮發(fā)射彈丸時(shí)不會(huì)有火焰產(chǎn)生，也不會(huì)有煙霧和聲響。

現(xiàn)在發(fā)展的軌道電磁炮就是在兩根導(dǎo)電軌道上加入導(dǎo)電的彈丸，然后給軌道通入方向相反的電流，進(jìn)而在軌道間產(chǎn)生了磁場，而這個(gè)磁場與穿過炮彈的電流之間產(chǎn)生洛倫茲力，最終將彈丸發(fā)射出去。

▲ 電磁軌道炮的典型結(jié)構(gòu)示意圖

這樣一來，電磁軌道炮的炮管內(nèi)截面就不是傳統(tǒng)火炮那樣的圓形，而是矩形。然而，炮彈要在空氣中高速飛行，為了空氣阻力，通常都會(huì)采用減阻外形，例如流線形、棗核形等等，電磁軌道炮的彈丸更是采用了圓錐形。這類彈丸放在兩根軌道之間，與軌道的接觸面積小，在發(fā)射時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電阻，造成能量損失。為了降低不必要的能量損失，人們就給彈丸加上了一個(gè)彈托，并且將彈托設(shè)計(jì)成矩形，以大幅增加和兩根軌道之間的接觸面。不僅如此，彈托還要導(dǎo)電。實(shí)際上，電磁軌道炮在發(fā)射彈丸時(shí)是導(dǎo)電軌道與導(dǎo)電彈托進(jìn)行相互作用，產(chǎn)生洛倫茲力，將彈托和彈丸形成的組合體發(fā)射出去。出炮口之后，彈托和彈丸分離，這個(gè)過程類似于坦克炮發(fā)射的次口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈。

▲ 電磁軌道炮使用的彈丸和彈托組合體

電磁軌道炮的彈丸外面所加的彈托是鋁合金制造的，目的是為了減輕彈托的重量。但是當(dāng)彈托和彈丸飛出炮口的瞬間，原本在炮管內(nèi)形成的電流通路就斷開了，于是就會(huì)產(chǎn)生瞬間的電弧。而電磁軌炮發(fā)射時(shí)需要巨大的電能，電流強(qiáng)度在百萬安培以上，可想而知電弧會(huì)有多大。不僅如此，電弧產(chǎn)生的瞬間溫度非常高，立刻就將熔點(diǎn)較低的鋁合金彈托表面的一部分鋁氣化，并在炮口形成一團(tuán)火焰狀的高溫等離子體。所以，電磁軌道炮的炮口焰和傳統(tǒng)火炮發(fā)射時(shí)的炮口焰看起來相似，但實(shí)際上不是一回事。此外，電磁軌道炮發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的電弧也會(huì)發(fā)出爆裂聲，并不是像理論上那樣完全無聲。不過，電磁軌道炮發(fā)射時(shí)沒有后坐力，這點(diǎn)倒是和理論一致。

▲ BAE公司電磁軌道炮射擊試驗(yàn)

▲ 通用原子公司電磁軌道炮射擊試驗(yàn)

石宏：《艦載武器》執(zhí)行主編，從事軍事編輯和防務(wù)研究工作20年，在國內(nèi)眾多媒體上發(fā)表過大量防務(wù)文章，并受聘為深圳衛(wèi)視特約評論員、南方防務(wù)智庫顧問、云南財(cái)經(jīng)大學(xué)國際工商學(xué)院一帶一路國際問題研究中心特聘研究員。著有《日本軍情》、《韓國軍情報(bào)道》。

出品：科普中國

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部 《兵器知識(shí)》雜志社

作者：石 宏

策劃：金 赫