軌道炮，又叫磁軌炮、電磁炮、電磁軌道炮（Rail gun）。就是依靠電磁力推進彈丸的炮。

電磁軌道炮有很多優勢，包括電磁力相對於火藥推進的炮彈作用力時間更長，炮彈可以獲得更高的初速度。速度高了在打擊遠距離目標時就更加精準，更何況電磁加速過程更加可控，進一步提高了精準度。同樣由於速度快，可以直接依靠動能殺傷目標，彈丸不需要火藥且體積較小。這樣使得後勤壓力減少，彈丸可以攜帶更多以及存放更加安全。

如果電磁炮應用到軍艦上，那麼摧毀200公里以外的敵軍目標的成本將大大降低。尤其是對於低價值目標，以往需要發射一枚價值幾百萬美元的巡航導彈，而電磁炮只需要一發炮彈就可以搞定。

既然這麼厲害，那為什麼還沒有大批次應用呢？因為現在電源的問題沒解決。按照現在的技術，如果艦船使用電磁軌道炮，那麼攜帶的電池的重量將大於直接攜帶炮彈的重量。而且如此大電能，普通艦船，甚至核動力艦船都沒有足夠的發電功率。

所以電磁軌道炮如果真的要應用，那至少還得等個20到50年。目前只能在地面或者實驗船上看得到。

電磁炮被稱為“二十一世紀戰爭之劍”，目前有錢、有實力的大國都在研究，應該是很厲害了。當然電磁軌道炮只是電磁炮中相對技術較成熟的一種，與傳統火炮相比，在炮口初速、打擊範圍、打擊時效方面具備諸多優勢。

目前來說，電磁炮按結構型別可分為4大類，分別是電磁軌道炮、磁力線重接炮、同軸線圈炮、軌道線圈複合炮。目前美國和其他大國正在重點研究、技術相對成熟並進入實體裝備測試階段的只有電磁軌道炮，其他三類不是處於理論階段就是處於工程研究階段，尚不具備實用化條件。

電磁軌道炮：強大的電流在兩導軌間產生強磁場，通點滑塊在導軌產生的安培力作用下加速炮彈。相對來說電磁軌道炮結構較為簡單，炮彈與炮管有接觸，但是會灼燒炮管部件，效率及加速能力較弱。

磁力線重接炮：具有初速的炮彈在矩形線圈產生的磁場中，收到磁場力作用，穿過其間隙並加速。這種炮沒有炮管，體積限制小，加速穩定，不會產生灼燒現象。

同軸線圈炮：感應電流磁場與加速線圈磁場相互作用，產生磁場力，使炮彈加速併發射。這種炮有炮管、無導軌、炮彈與炮管無接觸、效率高，但是線圈會產生反電動勢能，較難實用。

軌道線圈複合炮：就是電磁軌道炮和同軸線圈炮的結合體，吸取其優點，彌補缺陷。

下面一張圖基本能說清楚：

目前，美國的電磁軌道炮技術研究還是比較考前的，分別在達爾格倫水面作戰研究中心和陸軍白沙導彈靶場安裝兩門電磁軌道炮進行測試。美海軍2019財年預算檔案計劃為電磁軌道炮和定向能武器撥款近5000萬美元，用於研發測試，其中電磁軌道炮炮管壽命是重要課題之一，目前美國最新材料的炮管可以持續射擊數百次，而美國的最終目標是達到1000次。

法國和德國聯合設立的法德聖路易研究院也公佈了歐洲艦載電磁軌道炮初步設計構想，要求射程超過370公里，毀傷能力達到現役100毫米艦載炮水平，動能炮彈全重8公斤，膛內加速度50000g，炮口初速2500米/秒，炮彈重點速度1500米/秒，需要艦艇提供30兆瓦以上電功率。

電磁炮是指利用電磁力（即洛倫茲力）將發射元件加速到較高的速度，使電源電能轉換為宏觀物體動能的新概念武器，也標誌著軍事領域顛覆性技術時代的到來。

由於電磁炮是利用物理學中運動電荷或者載流導體在磁場中受到洛侖茲力作用的原理來實現彈丸的加速，所以根據加速方式，可以分為：導軌炮和線圈炮。

導軌炮，主要是由一對平行導軌和夾在其中可以移動的電樞、電源系統和開關係統組成，當開關閉合時，向一條導軌輸入強大的電流，經過電樞沿另一條導軌流回，載流電樞在流經導軌電流產生的磁場中受到洛侖茲力的作用，將電樞加速彈丸，完成發射（一般來說，流經導軌的電流強度越大，電樞的加速度就越大，彈丸的飛行速度就越快）。

線圈炮，主要由感應耦合的固定線圈、可動線圈、電源系統和開關係統組成，其中的固定線圈相當於火炮的身管，可動線圈相當於炮彈。當固定線圈通電之後，所產生的磁場與可動線圈上的感應電流相互作用，產生強大的洛侖茲力，推動可動線圈高速向前運動，從而給彈丸加速，完成發射。

從目前的實際應用來看，各主要軍事強國的電磁炮技術集中在導軌炮領域（結構相對簡單，易於實現發射裝置的輕型化，但是能量轉換效率較低），並且研發了單一、串聯、並聯、多層等導軌構型，電樞主要採用固態金屬電樞或者等離子體電樞，炮口截面也有方形、圓形和橢圓形等多種可選方案，進行了大量的理論和實驗工作，已經取得了顯著的進展。

電磁炮與傳統的化學能火炮相比，具有以下幾個方面的優勢：

彈丸初速不受限制，傳統的化學能火炮受到發射藥氣體膨脹音速的限制，在目前技術條件下已經接近理論極限，炮口初速很難超過1800米/秒。而中國中科院等離子體物理研究所在1988年進行的電磁軌道炮樣機試驗中已經可以將彈丸加速到3000米/秒，未來還可能在發射大質量彈丸時突破5000米/秒的初速，從理論上看初速的進一步增加不受限制。

儲存使用安全，傳統的化學能火炮或者常規導彈武器系統都使用了大量易燃易爆的高階含能材料，平時就需要在專門的恆溫恆溼彈藥倉庫進行儲存，並且定期抽檢，儲運成本較高；在戰場條件下，特別是在敵方的火力攻擊下，這些含能材料極易受到毀傷，引發殉爆等二次殺傷效應。而電磁軌道炮武器系統則是主要依靠電源電力作為發射能量，製造、儲存和運輸都較為方便，即使被敵方火力打擊，也不會引發二次殺傷效應，附帶損傷可控。

使用成本低，傳統的化學能火炮或者常規導彈武器系統在戰爭中的消耗量大，製造成本高昂，經濟負擔比較重。而電磁軌道炮武器系統除了採購初期的成本較高之外，在整個全壽命週期內的運作成本較低，其電源電力成本和彈丸成本要遠遠小於傳統的化學能火炮和常規導彈武器系統。

此外，電磁軌道炮武器系統在使用中還能靈活的調整初速和射程，滿足打擊不同型別目標的需求，並且實現隱蔽發射。

電磁軌道炮相對於常規武器系統並不全是優勢，劣勢也很明顯主要就是在導彈時代力電磁炮的應用前景並不好，它的優勢主要是相對於傳統火炮技術的。火炮透過發射藥的巨大爆炸膨脹力將彈丸擠出炮膛，這樣火炮的壽命與製造成本都是非常高的，以義大利奧托艦炮為例其一般化的75mm艦炮造價都在200萬美金以上，而且使用壽命受到極大限制。

火炮的發射藥爆炸或造成極大地能量損失，炸藥的製造與儲存也是非常麻煩的危險工作。日本舊海軍的河內號、三笠號、筑波號、陸奧號等戰列艦，以及松島號巡洋艦都因為下賴火藥的極不穩定性導致彈藥庫爆炸報廢了整艘軍艦，這也是整個海軍史上自沉最多的戰艦之國。況且發射藥藥包的數量和體積遠比彈頭要多，這會大大限制戰艦的空間利用，在交戰中藥包缺乏防護手段很容易殉爆危機整艘軍艦的安全，日德蘭海戰中英國3艘戰列巡洋艦都是由於炮塔被擊穿造成的大火蔓延到彈藥庫造成的爆炸而沉沒的。

而電磁炮就完全不用考慮發射藥的殉爆、貯藏問題了，因為它本身就沒有發射藥。電磁炮的發射動能來源於艦體動力系統產生的電能，利用通電導體（彈頭）在磁場中的受力運動給彈頭加速，這就省略了發射藥也避免了能量的浪費。理論上對於使用核動力的戰艦來說電磁炮可以無限制的發射彈藥，在電磁加速的巨大動能下即便是實心彈頭也能獲得很好的殺傷效果。但是這種火炮打海戰的思維明顯落後了，馬島戰爭證明現代化戰爭是導彈的天下，在精確制導彈藥不能大規模普及的情況下電磁炮是沒有意義的武器系統，美國應該也嘗試過使用電磁炮給導彈加速，但這畢竟導彈武器無法與電磁炮整合使用不是長久之計。

要了解電磁炮的優勢，就要了解電磁炮的對手-傳統化學能火炮。傳統的化學能火炮依靠炸藥爆炸產生的高壓燃氣做功發射炮彈。要提高火炮的射程，就要提高火炮的膛壓和炮管長度。

但是膛壓和炮管長度的提高是有上限的，而且加長炮管也會減少炮管單位長度下的推進效率，因為高壓燃氣隨著炮彈在炮管中前進其壓力也會越來越小。如此一來，傳統的化學能火炮其瓶頸就很明顯了。

而電磁炮，在炮管長度不變的情況下，其炮管單位長度下的推進效率是不變的，同時也不受膛壓的限制，從這個角度講，電磁炮無疑有著比化學能火炮更遠的射程，更高的初速。是一種理想的化學能火炮替代品。而且因為沒有推進藥，使用的安全性，載彈量相比化學能火炮也更高。

但是呢，電磁炮是化學能火炮的理想替代品，這句話聽著其實是有點不對勁的。現在海軍艦艇的主要打擊武器，要麼是艦載機及其攜帶的各種彈藥，要麼是艦載的各型導彈。火炮本身就是一個相對次要的角色。如此一來，電磁炮的地位為何尷尬也就不難理解了。你也能看到，美軍早就開始頻繁的實驗航母的電磁彈射器，但是電磁炮彷彿就像乾兒子一樣，進度不快，專案優先度也不高。

所以要指望電磁炮在海軍裝備領域有很重呀的位置是不現實的。而在地面，電磁炮的應用前景則要廣的多。在可預見的未來，電磁炮可以用於野戰自行火炮，因為射程可快速調節，可以支援5發甚至10發炮彈同時落地。也可以用於坦克。

總之電磁炮在未來是火炮的理想替代品，其遠超火炮的射程和初速將掀起軍隊的裝備和編制的新一輪改革。

055上的電磁炮

前不久一張圖片在網路上盛傳，在最新的055大驅上一門被彩條布包裹的巨炮引起了關注。據傳這是中國最新型的電磁炮即將投入實用的先兆。

電磁炮是利用電磁原理髮射彈丸的火炮，透過把電能轉換成磁能，再透過磁能將炮彈射出。相對常規火炮使用火藥爆燃推進彈丸，電磁炮擁有很多常規火炮難以企及的優勢。

首先電磁炮的功率可調，透過調整供電功率，電磁炮可以很輕鬆地調整炮彈的射程。而普通火炮則要透過改變火炮仰角，增減發射藥用量的方法才能做到，在激烈的戰爭中，快速調整射程可以迅速打擊不同射程的敵人，增加火力靈活性。

電影《變形金剛》裡的電磁炮

其次電磁炮可以使炮彈達到更大的初速。傳統火炮想要增大初速，就不許增加火炮的膛壓，而火炮炮管的承受能力是有限的，太高的膛壓會使火炮炸膛，傷害到己方士兵。電磁炮由於是使用電磁力作為發射動能，只要改變電磁力的大小就能改變炮彈初速，而不用考慮炮膛的承壓能力。因此電磁炮可以用更大的初速來增加炮彈的穿透力。

電磁炮工作原理

在使用效費比上，電磁炮也有很大優勢，和其它新概念能量武器一樣，電磁炮的使用費用比常規火炮低的多，使用電力為發射動力要比使用常規發射藥便宜很多。而且也省去了儲存發射藥的儲存空間，也使得彈藥殉爆的風險降到了最低。

電磁軌道炮很厲害。電磁炮，與傳統的火藥燃燒力作用在炮彈上不同，它是利用電磁發射技術製作成的一種動能殺傷武器，電磁炮使用電磁場產生的洛倫茲力來對炮彈進行加速。與傳統炮彈相比，電磁炮有更快的彈丸速度和射成，但毀傷效果與傳統炮彈相差不大，靠彈丸本身的動能或者攜帶的爆炸物決定。

電磁炮還有個優點便是精度高，並且可以透過調節電磁力大小來改變電磁炮彈的威力。所以這使得它可以攔截200公里左右仍然處於助推階段的戰術彈道導彈。電磁炮不僅僅可以試用於地面，也可以在海上平臺搭載，作為打擊火力破壞路基目標。

當然最重要的一點還是電磁炮便宜實惠，運輸補充非常便利。常規炮彈隨便一炮都要數萬美金，目前最貴的是美軍朱姆沃爾特驅逐艦上使用的155毫米艦炮炮彈，一枚炮彈就需要80多萬美元。如果要攔截遠距離來襲目標，則需要動用導彈了，而一枚導彈的價錢又更高。並且每艘艦艇攜帶的導彈數量有限，如果沒有彈藥了，還需要專門的補給。

相比之下，電磁炮發射還省去了火藥和彈殼，降低成本和汙染，並且電磁炮不需要像普通火炮那樣對炮管有較高的技術要求，也沒有炸膛的危險。在戰場上，隱蔽是一項非常重要的事情，傳統火炮發射會產生大量煙霧以及衝擊波。電磁炮的發射相比傳統火炮更不易被發現，並且依靠其超遠的射程，提高了操作人員的生存性。

電磁炮是指完全依靠電磁能發射彈丸的一類新型超高速發射裝置，又稱作電磁發射器，其主要是利用運動電荷或載流導體在磁場中受到的電磁力（通用也稱之為洛侖磁力）去對彈丸進行加速，而電磁軌道炮正是電磁炮家族中的一員，相比傳統的化學能火炮而言，電磁軌道炮的優勢主要包括：

▲電磁軌道炮又稱之為電磁導軌炮，其工作原理如圖所示

首先，電磁軌道炮具有射程遠、精度高、初速高的優勢。目前傳統化學能火炮射程最遠的一般也就100公里到200公里左右，且在這個距離上必須使用精確制導炮彈才能保證其精度，另外對於一般的化學能火炮而言，就以初速最高的坦克炮來說，其發射尾翼穩定脫殼穿甲彈時的初速最高也就是1800m/s左右，但電磁軌道炮卻不同，其射程最遠可達400公里到500公里，初速據稱甚至可以達到幾十km/s,這樣一來對於提高彈丸本身的穿甲能力來說是非常有好處的，且由於用電磁軌道炮發射的彈丸飛行速度較快，因此彈丸在飛行時受諸如大風等外界因素干擾較小，有利於其保持飛行的穩定性，因此就算使用非制導的普通炮彈也能保證很高的精度，另外由於其飛行速度較快，故而抵達目標所需的時間就更少，這樣一來也有利於其打擊一些時間敏感性目標；其次，電磁軌道炮的發射成本較低，由於其是使用電磁能來發射彈丸，因此無需發射藥，故而可以減少發射炮彈所需的發射成本，且這樣一來也能在相同尺寸的彈艙下攜帶更多的炮彈，並減少發射藥殉爆的危險；最後相比傳統化學能火炮來說，電磁軌道炮還具有操作簡便，工作穩定性好等特點。

因此綜上所述，電磁軌道炮相比傳統化學能火炮來說，當然是一種很厲害的武器，不過目前其還有包括髮射軌道壽命較低、貯能器效能要求較高、不便於使用精確制導炮彈等問題需要解決，相信等這些問題解決後，其未來的前途將不可限量。

我來說重點。

傳統化學能炮的出膛速度有極限，取決於炸藥的能量密度，超過2km/s就已經不得了，而電磁炮只要能量足夠高，就有足夠的出膛速度。

但要做到超越化學能炮的速度需要極複雜的技術，難點包括強迫儲能、瞬時超高功率能量釋放，還有炮管和軌道的摩擦足以讓金屬氣化，在上個世紀根本沒有解決這些問題的技術基礎。