近日，日本防衛(wèi)省采購(gòu)技術(shù)后勤機(jī)構(gòu)對(duì)外宣布，成功進(jìn)行了全球首次艦載電磁軌道炮的海上試射。該機(jī)構(gòu)表示，正在大力推進(jìn)艦載電磁軌道炮的研發(fā)進(jìn)度，爭(zhēng)取盡快裝備到日本海上自衛(wèi)隊(duì)新一代主力戰(zhàn)艦上，從而應(yīng)對(duì)潛在的高超聲速反艦導(dǎo)彈的威脅。

日本此前公布的電磁軌道炮試驗(yàn)視頻（截圖）

走入現(xiàn)實(shí)的電磁炮

電磁軌道炮屬于電磁動(dòng)能武器的一種，自20世紀(jì)70年代以來(lái)是最為熱門(mén)的新概念武器之一。通常來(lái)說(shuō)，世界武器發(fā)展從古至今經(jīng)歷了機(jī)械能時(shí)代（刀槍弓箭）、化學(xué)能時(shí)代（槍炮火箭）以及核能時(shí)代（原子彈、氫彈等核武器）。而隨著高新技術(shù)的發(fā)展以及不斷成熟，先進(jìn)武器裝備的發(fā)展已經(jīng)一只腳踏入了電磁能時(shí)代，其中最為典型的代表就是電磁武器。

按照不同的殺傷力以及工作原理，電磁武器可以大致分為電磁動(dòng)能武器、電磁脈沖武器、人工智能武器、信息武器以及電磁失能武器等五大類(lèi)。其中，電磁動(dòng)能武器主要是指以電磁力或者電磁能來(lái)驅(qū)動(dòng)彈丸以及物體，從而毀傷敵方目標(biāo)或者達(dá)成作戰(zhàn)目的的武器。目前最為成熟的主要有兩類(lèi)，一是電磁彈射器，另一種就是我們一開(kāi)始提到的電磁炮。

電磁炮的類(lèi)型再進(jìn)一步分類(lèi)的話，可以分為電磁軌道炮、電磁線圈炮以及電熱炮等武器。在這幾類(lèi)電磁炮中，近年來(lái)各國(guó)投入最多精力研發(fā)的，就是相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)難度最小的電磁軌道炮。

從原理以及結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，電磁軌道炮是最簡(jiǎn)單的一種電磁炮。其主體結(jié)構(gòu)包括高功率脈沖電源、大功率閉合開(kāi)關(guān)、一對(duì)平行的金屬導(dǎo)軌以及包括電樞在內(nèi)的射彈。動(dòng)手能力較強(qiáng)的讀者們甚至可以利用手邊的材料，自己組裝一門(mén)威力極小的電磁軌道炮原理樣炮。

電磁軌道炮利用強(qiáng)大電磁能，將彈丸的速度加速到極高，大大超過(guò)傳統(tǒng)化學(xué)能火炮的射程。

與電樞制成一體化的射彈位于平行金屬導(dǎo)軌的一段，主要材料可以采用固態(tài)金屬塊或者等離子體，而電樞的主要是作為滑動(dòng)開(kāi)關(guān)以及電路短路使用。金屬導(dǎo)軌必須采用導(dǎo)電性能良好的材料，并且具備很好的耐燒蝕、磨損性能以及更高的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，以便承受發(fā)射時(shí)的高速摩擦、高溫?zé)g以及巨大的震動(dòng)和后坐力等。

平行金屬導(dǎo)軌通常還會(huì)被鑲嵌在高強(qiáng)度的復(fù)合材料絕緣筒內(nèi)，性能類(lèi)似常規(guī)火炮的筒形身管。這也是我們看到此次日本防衛(wèi)省采購(gòu)技術(shù)后勤機(jī)構(gòu)測(cè)試的電磁軌道炮采用圓筒狀炮管的原因，其實(shí)內(nèi)部還是以方形的平行金屬導(dǎo)軌為主。而平行金屬導(dǎo)軌除了與電樞形成閉合電流回路以外，還要賦予彈丸以預(yù)定的射角以及射向。高功率脈沖電源則通過(guò)大功率閉合開(kāi)關(guān)與平行金屬導(dǎo)軌相連。

發(fā)射時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合，高功率脈沖電源輸出的電流通過(guò)整個(gè)回路產(chǎn)生巨大的磁場(chǎng)，而電樞電流與磁場(chǎng)相互作用形成一個(gè)向前推動(dòng)的電磁推力。于是，電樞推動(dòng)彈丸并不斷加速，最后以超高速飛出平行金屬導(dǎo)軌，即炮口。同時(shí)，導(dǎo)軌以及整個(gè)電磁軌道炮發(fā)射系統(tǒng)也要承受推動(dòng)電樞以及彈丸運(yùn)動(dòng)的電磁推力的反作用力。

與傳統(tǒng)的化學(xué)能火炮相比，電磁軌道炮的技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較多。除了原理以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以外，電磁軌道炮第一個(gè)最為突出的優(yōu)勢(shì)就是彈丸初速高，通常都超過(guò)了2000米/秒，這是傳統(tǒng)化學(xué)能火炮無(wú)論如何也達(dá)不到的初速。高初速可以大大降低瞄準(zhǔn)、跟蹤高速飛行目標(biāo)的難度，大幅提升命中概率。

電磁軌道炮的其他優(yōu)勢(shì)還包括：發(fā)射成本低，在相同炮口動(dòng)能的情況下，其發(fā)射成本僅為傳統(tǒng)化學(xué)能火炮的1%；發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的炮口火焰、煙霧、沖擊波以及后坐力，遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)化學(xué)能火炮；可以通過(guò)控制輸出電流功率來(lái)靈活調(diào)整射程；彈丸重量可以大大降低，從而大幅提升備彈量等。

美國(guó)研制的電磁軌道炮。

日本電磁軌道炮的發(fā)展如何？

正是因?yàn)殡姶跑壍琅谟兄N種傳統(tǒng)化學(xué)能火炮無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，所以一些軍事強(qiáng)國(guó)早在二戰(zhàn)就試圖研發(fā)出實(shí)用的電磁軌道炮。但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，這些研發(fā)工作都沒(méi)有取得太大的成就。直到20世紀(jì)70年代以后，在美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)以及蘇聯(lián)等國(guó)軍方的全力支持下，再加上技術(shù)的進(jìn)步，電磁軌道炮終于開(kāi)始一步步走向?qū)嵱没?，并且不斷攻克耐高溫?zé)g等技術(shù)難關(guān)。

進(jìn)入21世紀(jì)之后，美國(guó)海軍在電磁軌道炮的研發(fā)上走在世界最前列，提出了炮口動(dòng)能32兆焦的大型電磁軌道炮的研發(fā)計(jì)劃，而參與該計(jì)劃的分別是英國(guó)BAE系統(tǒng)公司和美國(guó)通用原子公司。2014年，美國(guó)海軍率先將這兩家公司研發(fā)的大型電磁軌道炮原型樣炮，安裝到軍艦上測(cè)試。但由于諸多實(shí)用化難題始終無(wú)法解決且超支嚴(yán)重，美國(guó)海軍最終停止了大型電磁軌道炮的研發(fā)。

對(duì)于日本防衛(wèi)省來(lái)說(shuō)，電磁軌道炮這種很有前途的新概念武器，同樣有著不同尋常的吸引力。在世界各國(guó)紛紛全力研發(fā)電磁軌道炮的背景下，日本防衛(wèi)省自然也不甘落后。再加上日本在新材料、能源技術(shù)、微電子技術(shù)等方面還具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此也具備了研發(fā)電磁軌道炮的基礎(chǔ)。于是，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，日本防衛(wèi)省的相關(guān)技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，比如地面系統(tǒng)研究中心，一直在開(kāi)展電磁軌道炮的技術(shù)攻關(guān)。

與其他國(guó)家一樣，日本防衛(wèi)省一開(kāi)始研發(fā)的都是小口徑、低功率電磁軌道炮原理樣炮，口徑采用了16毫米，主要進(jìn)行技術(shù)可行性探索以及驗(yàn)證工作。在原理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上證明可行之后，日本防衛(wèi)省才進(jìn)一步啟動(dòng)實(shí)用化的電磁軌道炮研發(fā)計(jì)劃。與美國(guó)不同的是，日本防衛(wèi)省研發(fā)的是主要用于防空反導(dǎo)的中小口徑電磁軌道炮，而不是前者研發(fā)的那種用于超遠(yuǎn)程精確打擊的大口徑電磁軌道炮。

在好萊塢科幻電影《變形金剛2》中，就有美國(guó)海軍利用安裝在“阿利·伯克”級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦艦艏的超遠(yuǎn)程大口徑電磁軌道炮，將霸天虎一派的大力神打得四分五裂的鏡頭。雖然是科幻情節(jié)，卻較為真實(shí)地反映了美國(guó)海軍研發(fā)電磁軌道炮的主要用途，就是實(shí)現(xiàn)上千公里以上的快速精確打擊能力，其威力接近“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈，但是發(fā)射成本卻少得多。

正因?yàn)槊绹?guó)海軍對(duì)電磁軌道炮提出了很高的要求，包括炮口動(dòng)能、射程、彈丸初速以及效費(fèi)比等，所以目前的技術(shù)水平很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)目標(biāo)。反過(guò)來(lái)，日本防衛(wèi)省所提出的用于防空反導(dǎo)的中小口徑電磁軌道炮，其研發(fā)難度就要小得多。

2018年，日本防衛(wèi)省首次對(duì)外公布了16毫米電磁軌道炮原理樣炮的主要性能以及研發(fā)情況——其電源輸出功率僅為1兆焦，可以將重20克的鋁制電樞彈丸加速到2.7公里/秒。

此后，日本防衛(wèi)省正式啟動(dòng)了40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮的研發(fā)計(jì)劃，并且每年都撥款數(shù)十億乃至上百億日元的預(yù)算。

2023年5月，日本防衛(wèi)省首次公開(kāi)了40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮的原理樣炮，并且在前不久完成了艦載海上試射。當(dāng)然，從目前日本防衛(wèi)省公布的40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮原理樣炮的外觀設(shè)計(jì)來(lái)看，距離最終的實(shí)用化型號(hào)還有不少的距離。日本防衛(wèi)省的目標(biāo)是爭(zhēng)取將實(shí)用化的40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮，裝備到規(guī)劃中的新型彈道導(dǎo)彈防御艦上，主要用來(lái)攔截潛在對(duì)手的高超聲速反艦導(dǎo)彈。

根據(jù)目前日本防衛(wèi)省公布的相關(guān)信息，安裝在戰(zhàn)艦上進(jìn)行測(cè)試的40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮原理樣炮全重約8噸，身管長(zhǎng)度為6米，炮口動(dòng)能5兆焦，未來(lái)要達(dá)到的目標(biāo)是20兆焦以上。該炮目前發(fā)射的彈丸分為兩種，一種是電樞一體化彈丸，全重300克，另一種為電樞分離式彈丸，全重320克。未來(lái)實(shí)用化的40毫米防空反導(dǎo)電磁軌道炮最大射程預(yù)計(jì)將達(dá)到200公里，彈丸全重10千克，理論射速為每分鐘10發(fā)。

現(xiàn)在，日本防衛(wèi)省面對(duì)的最大難題就是平行金屬導(dǎo)軌的發(fā)射壽命較低，原理樣炮僅為120發(fā)左右。如果是實(shí)用化型號(hào)，則平行金屬導(dǎo)軌的發(fā)射壽命至少要達(dá)到上千發(fā)，否則不要說(shuō)用于作戰(zhàn)，即便是平時(shí)射擊訓(xùn)練以及實(shí)彈演習(xí)的要求都無(wú)法滿(mǎn)足。