[转]值得一看：电磁炮为什么有这么大的火光--美国海军电 ...

据最近的新闻报导，美国国会终止了海军电磁炮的经费。近一年来频频亮相的新式武器就这样暂时划上了句号。

电磁炮其实也不是真正的新式武器，100年前法国人就发明了。早在冷战中，美国人开展星球大战计划，提出用地面上的电磁炮击毁来袭的洲际导弹。这虽然没有成功，但想必美国也取得了相当的技术积累。近年来，美国海军提出把它安装在舰艇上，并且不断地公布试射消息和照片。发布消息的目的显然是为了向政府和国会要钱。这种“绝密武器”还在电影《变形金刚2》中亮相，一发炮弹从几百公里的海上击毙大力神。大展神威，算是为这种新式武器造势。

按美国海军的说法，电磁炮有很多好处。首先，现代技术取得的电磁力推力已经超过火药。美国海军想装备的那套系统，炮弹出膛速度达到7－8倍的音速，射程有400－500公里。号称导弹的射程，炮弹的成本。弹丸到达目标时仍有5倍的音速。而一般的子弹和炮弹的出膛速度连3倍音速都不到。面对5倍音速的炮弹，钢铁就象豆腐，所以炮弹里根本不用装炸药，光靠动能就有足够的破坏力。装备电磁炮的第二个好处就是舰艇上既没有火药也没有炸药，万一被敌人击中不会有二次爆炸，更加安全。

看官要问了：不是说不用火药发射吗？为什么这张发射的照片有这么大的火光呢？要解释这一点，需要从电磁炮的原理讲起。

美国人的电磁炮属于电磁轨道跑，基本原理其实很简单。中学物理老师给我们做过这个实验：把一根铁棍放在两根铁轨上，一通电，铁棍就滚了出去。



物理解释是两根铁轨上方向相反的电流在铁轨之间产生了磁场，穿过铁棍上的电流和磁场作用就会产生推力。把这跟铁棍换成卡在铁轨之间的炮弹，这就是电磁炮了。推力和电流的平方成正比，当电流达到几百万安培的时候，炮弹的射程就赶得上导弹了。

轨道炮的特点是电流要从炮弹中穿过。当炮弹被射出炮膛时，电流的回路就被切断了。拉过电闸的朋友一定都看见过火花。这是因为电流在周围建立了磁场，当电流戛然终止的时候，磁场的能量一定会在瞬间释放出来。产生击穿空气的放电。一小节干电池都能擦出很大的火星子，切断几百万安培的电流产生巨大的火光一点也不奇怪。空气被击穿放电时不但有火光，而且有声音，就像闪电时打雷一样，所以电磁炮发射的时候不但火光冲天，而且一定是炮声隆隆。

电磁轨道炮的设计有很多的技术困难，炮弹和轨道的摩擦，轨道所承受的强大的撕裂力等等。对材料技术有严格的要求。你如果细心在网上搜寻，应该可以找到相关的讨论。我们在这里只讨论这个火光带来的困难，它不涉及材料技术，只涉及到基本的物理定律。

通过理论推导可以证明在轨道炮这个系统中，如果没有电阻和其他阻力，电源的能量一半给了炮弹，一半用在了建立轨道周围的磁场。所以轨道炮的效率不会超过50％，考虑到系统中的各种阻力损耗，一般轨道炮的效率在30－40％之间。

浪费一些电到不是大问题，关键是在这火光一闪之间释放的能量非常巨大。美国海军试射了32兆焦的炮弹，希望能装备64兆焦的轨道炮。当一颗能量是64兆焦的炮弹出膛还没有击中敌人的时候，如果不采取任何措施，就会有一颗同样能量的炸弹在炮口边爆炸，炸了自己人。爆炸的时候，火光和炮声还不是最大的问题，空气放电中相当一部分能量是以看不见、听不到的电磁波释放出来的。听说过电磁脉冲弹吗？这就是一颗地地道道的电磁脉冲弹，不是炸敌人的，是炸自己的！

这64兆焦的能量将会在炮弹出膛那一瞬间，万分之几秒左右释放出来。就算只有一小部分是变成电磁波，瞬间功率也要达到几十亿瓦。

几十亿瓦是什么概念？当你使用手机的时候，最大的辐射功率不会超过1瓦，但还是有人担心会引起脑癌。


军迷们经常能见到一群美国大兵伺候一门大炮的照片。美国公布的电磁炮发射的照片，却从来没有人在旁边。现在知道为什么了吧？

所以，轨道炮安装在陆地上也还好（笔者讨论过 电磁岸防炮  ），安装在舰艇上就麻烦了。现代化舰艇上到处是精密而昂贵的电子设备。这一开炮，轻则所有的电子设备全都无法正常工作，重则设备损坏，跟被敌人击中了也差不多。并且，一仗打下来，就算没有被敌人击中，自己的船员健康会不会受到损害也很难说。

所以，轨道炮想要上舰，就必须解决好发射放电的问题。解决方法无非是两种。第一：屏蔽，我们看见轨道炮被装在一个大金属箱子里，可是既然是炮，总要有个开口吧，屏蔽的效果会很有限。第二：想办法回收电磁场的能量。电磁炮是用电容器做电源的，一般会把电容器沿着轨道分段部署，能够回收一部分能量。

但究竟美国人把这个问题解决得怎样呢？从发射时火光冲天，附近没有一个人的情况来看，解决得不怎么样。

就算美国人能把这个问题解决得相当好，把电磁波发生功率降低1000倍，那也有几百万瓦。仍然是个相当大的问题。传统火炮就算发射时火光冲天、炮声隆隆，几十公里外也不会被探测到。电磁炮发射时辐射的电磁波可以传得很远很远。几百万瓦的发射功率，仍旧相当于世界上最强的雷达，几千公里外都可以被探测到。

所以，这个轨道炮真要装备了美国海军，欺负落后国家也就罢了。面对有雷达侦测能力、有远程打击手段的现代化国家，他的舰艇一开炮，敌人瞬间就能对其进行定位。他射程几百公里的炮弹飞出去，敌人射程1000公里的导弹也会飞过来。他根本就不敢开炮。牛刀杀鸡浪费，牛刀杀不了牛就杯具了！

一项技术从提出到投入实用往往需要艰巨的研发工作。有时候一个好想法仔细研究下去就会发现其实不是一个好主意。考虑到这一点，和很多其他的因素，电磁轨道炮未必是有前途的技术。笔者以前讨论过的 电磁感应炮  ，原理完全不同，不会有放电现象，是更值得研究的技术。以后笔者再专文讨论。

美国国会谈到电磁炮项目下马的原因，说“研发和部署面临巨大的挑战”。可见，虽然海军花了不少功夫宣传造势，美国的国会也不是那么容易忽悠的。大部分国会议员们虽然对科技狗屁不通，但他们会聘请一流的科学家去做顾问。

中国的军迷也不要被忽悠了。

转载链接，是王小东的博客
http://blog.sina.com.cn/s/blog_53a7ac510102uw8d.html
原链接，是王小东美国同学，因为博客知名度较小，阅读量不高，王小东经常友情帮转了。
http://blog.sina.com.cn/phdphysics

电磁炮为什么有这么大的火光

－美国海军电磁炮为什么会下马

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2014-7-1 17:10 上传

据最近的新闻报导，美国国会终止了海军电磁炮的经费。近一年来频频亮相的新式武器就这样暂时划上了句号。

电磁炮其实也不是真正的新式武器，100年前法国人就发明了。早在冷战中，美国人开展星球大战计划，提出用地面上的电磁炮击毁来袭的洲际导弹。这虽然没有成功，但想必美国也取得了相当的技术积累。近年来，美国海军提出把它安装在舰艇上，并且不断地公布试射消息和照片。发布消息的目的显然是为了向政府和国会要钱。这种“绝密武器”还在电影《变形金刚2》中亮相，一发炮弹从几百公里的海上击毙大力神。大展神威，算是为这种新式武器造势。

按美国海军的说法，电磁炮有很多好处。首先，现代技术取得的电磁力推力已经超过火药。美国海军想装备的那套系统，炮弹出膛速度达到7－8倍的音速，射程有400－500公里。号称导弹的射程，炮弹的成本。弹丸到达目标时仍有5倍的音速。而一般的子弹和炮弹的出膛速度连3倍音速都不到。面对5倍音速的炮弹，钢铁就象豆腐，所以炮弹里根本不用装炸药，光靠动能就有足够的破坏力。装备电磁炮的第二个好处就是舰艇上既没有火药也没有炸药，万一被敌人击中不会有二次爆炸，更加安全。

看官要问了：不是说不用火药发射吗？为什么这张发射的照片有这么大的火光呢？要解释这一点，需要从电磁炮的原理讲起。

美国人的电磁炮属于电磁轨道跑，基本原理其实很简单。中学物理老师给我们做过这个实验：把一根铁棍放在两根铁轨上，一通电，铁棍就滚了出去。

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2014-7-1 17:10 上传

物理解释是两根铁轨上方向相反的电流在铁轨之间产生了磁场，穿过铁棍上的电流和磁场作用就会产生推力。把这跟铁棍换成卡在铁轨之间的炮弹，这就是电磁炮了。推力和电流的平方成正比，当电流达到几百万安培的时候，炮弹的射程就赶得上导弹了。

轨道炮的特点是电流要从炮弹中穿过。当炮弹被射出炮膛时，电流的回路就被切断了。拉过电闸的朋友一定都看见过火花。这是因为电流在周围建立了磁场，当电流戛然终止的时候，磁场的能量一定会在瞬间释放出来。产生击穿空气的放电。一小节干电池都能擦出很大的火星子，切断几百万安培的电流产生巨大的火光一点也不奇怪。空气被击穿放电时不但有火光，而且有声音，就像闪电时打雷一样，所以电磁炮发射的时候不但火光冲天，而且一定是炮声隆隆。

电磁轨道炮的设计有很多的技术困难，炮弹和轨道的摩擦，轨道所承受的强大的撕裂力等等。对材料技术有严格的要求。你如果细心在网上搜寻，应该可以找到相关的讨论。我们在这里只讨论这个火光带来的困难，它不涉及材料技术，只涉及到基本的物理定律。

通过理论推导可以证明在轨道炮这个系统中，如果没有电阻和其他阻力，电源的能量一半给了炮弹，一半用在了建立轨道周围的磁场。所以轨道炮的效率不会超过50％，考虑到系统中的各种阻力损耗，一般轨道炮的效率在30－40％之间。

浪费一些电到不是大问题，关键是在这火光一闪之间释放的能量非常巨大。美国海军试射了32兆焦的炮弹，希望能装备64兆焦的轨道炮。当一颗能量是64兆焦的炮弹出膛还没有击中敌人的时候，如果不采取任何措施，就会有一颗同样能量的炸弹在炮口边爆炸，炸了自己人。爆炸的时候，火光和炮声还不是最大的问题，空气放电中相当一部分能量是以看不见、听不到的电磁波释放出来的。听说过电磁脉冲弹吗？这就是一颗地地道道的电磁脉冲弹，不是炸敌人的，是炸自己的！

这64兆焦的能量将会在炮弹出膛那一瞬间，万分之几秒左右释放出来。就算只有一小部分是变成电磁波，瞬间功率也要达到几十亿瓦。

几十亿瓦是什么概念？当你使用手机的时候，最大的辐射功率不会超过1瓦，但还是有人担心会引起脑癌。

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2014-7-1 17:10 上传

有意思的是，美国人的常规火炮做得很好，发射起来反而是
只见烟不见火光。这点中国的火炮现在都没赶上。

军迷们经常能见到一群美国大兵伺候一门大炮的照片。美国公布的电磁炮发射的照片，却从来没有人在旁边。现在知道为什么了吧？

所以，轨道炮安装在陆地上也还好（笔者讨论过 电磁岸防炮  ），安装在舰艇上就麻烦了。现代化舰艇上到处是精密而昂贵的电子设备。这一开炮，轻则所有的电子设备全都无法正常工作，重则设备损坏，跟被敌人击中了也差不多。并且，一仗打下来，就算没有被敌人击中，自己的船员健康会不会受到损害也很难说。

所以，轨道炮想要上舰，就必须解决好发射放电的问题。解决方法无非是两种。第一：屏蔽，我们看见轨道炮被装在一个大金属箱子里，可是既然是炮，总要有个开口吧，屏蔽的效果会很有限。第二：想办法回收电磁场的能量。电磁炮是用电容器做电源的，一般会把电容器沿着轨道分段部署，能够回收一部分能量。

但究竟美国人把这个问题解决得怎样呢？从发射时火光冲天，附近没有一个人的情况来看，解决得不怎么样。

就算美国人能把这个问题解决得相当好，把电磁波发生功率降低1000倍，那也有几百万瓦。仍然是个相当大的问题。传统火炮就算发射时火光冲天、炮声隆隆，几十公里外也不会被探测到。电磁炮发射时辐射的电磁波可以传得很远很远。几百万瓦的发射功率，仍旧相当于世界上最强的雷达，几千公里外都可以被探测到。

所以，这个轨道炮真要装备了美国海军，欺负落后国家也就罢了。面对有雷达侦测能力、有远程打击手段的现代化国家，他的舰艇一开炮，敌人瞬间就能对其进行定位。他射程几百公里的炮弹飞出去，敌人射程1000公里的导弹也会飞过来。他根本就不敢开炮。牛刀杀鸡浪费，牛刀杀不了牛就杯具了！

一项技术从提出到投入实用往往需要艰巨的研发工作。有时候一个好想法仔细研究下去就会发现其实不是一个好主意。考虑到这一点，和很多其他的因素，电磁轨道炮未必是有前途的技术。笔者以前讨论过的 电磁感应炮  ，原理完全不同，不会有放电现象，是更值得研究的技术。以后笔者再专文讨论。

美国国会谈到电磁炮项目下马的原因，说“研发和部署面临巨大的挑战”。可见，虽然海军花了不少功夫宣传造势，美国的国会也不是那么容易忽悠的。大部分国会议员们虽然对科技狗屁不通，但他们会聘请一流的科学家去做顾问。

中国的军迷也不要被忽悠了。

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原链接，是王小东美国同学，因为博客知名度较小，阅读量不高，王小东经常友情帮转了。
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