被誉为巨大变革的电磁炮究竟有多神？

　　出品:科普中国

　　作者：熊伟 兵器知识

　　监制：光明网科普事业部

　　最近随着一些我军936号登陆舰的照片披露，广大军迷和网民开始热烈讨论中国的电磁炮。因为很多报道中都宣传，电磁炮是火炮发展史上的一次巨大变革，具有很多传统火炮无法比拟的优点——初速高、后坐力小、便宜、安全等等。

　　这些优点是怎么来的？究竟优多少？是不是真的让传统火炮无法比拟？我们可以根据一些基本的物理学知识，用数字算算看。

　　电磁炮速度高吗？为什么？

　　电磁炮被人们最常说的第一大优点，是初速高，能把炮弹打到10千米/秒。传统火炮不能打出那么高的初速吗？不能，而且它绝绝对对无法把炮弹打到3000米/秒的速度。因为给炮弹加速的发射药，也得给自己加速。

　　传统火炮，不仅要发射炮弹，还要发射热气，浪费能量。

　　炮弹、燃气的动能从哪来？来自发射药的化学能。而且发射药燃烧释放的能量，除了推动炮弹、燃气加速，还会损失很多，比如让炮管变热、克服膛线摩擦等等。因此传统火炮的能量利用率其实很低，只有16%～30%。

　　下面我们就假设一门火炮的能量利用效率是30%，采用硝化棉发射药，算算发射药和炮弹初速的关系。弹丸，选自西方军舰常用的127毫米舰炮，重量约31千克，炮口初速大约是762米/秒。

　　Mk45型舰炮，是美国军舰的主力舰炮。

　　发射药和炮弹初速的关系

　　初速从762米/秒增加一倍，炮弹动能是增加到4倍。那用7.5×4＝30千克发射药，够吗？不够，因为它们的能量只能把弹丸和7.5千克发射药的速度提高一倍，还有22.5千克的发射药需要加速呢。结果是要6倍的发射药。速度再提高31%，到2000米/秒呢？发射药居然要增加到三倍多！

　　另外，最初的7.5千克发射药，燃烧产生的能量，有9.7%消耗在推燃气上了，后坐力的13.9%也是因为加速燃气而产生。剩下的能量、后坐力，才是加速弹丸的。提速到2000米/秒，143千克发射药，能量的67%、后坐力的75%，都消耗在燃气上了。随着速度提高，这种浪费现象会更加急剧地上升。最后，即便是发射药比弹丸重无限多倍，速度也只能达到2440米/秒。

　　所以传统火炮，打出的炮弹速度有个上限值，这是基本的物理学原理——能量守恒定律，所决定的。就算我们把条件优化到最好，比如火炮的能量利用效率达到100%，用能量密度更高的发射药，弹丸速度也不可能达到5000米/秒。

　　而电磁炮上，没有发射药燃气浪费能量。推着弹丸跑的，是无形的磁场。因此电磁炮发射炮弹时，极限速度只受限于电磁场的调整变化速度，可以达到每秒十几千米甚至上百千米。

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