鴻鵠

電磁炮是一種電能武器，為了獲得較高的彈丸初速和射程，需要大量的電力作保障。而這些電力，都要從平臺(tái)的能源裝置上獲得。其中能源裝置主要分為動(dòng)力源和儲(chǔ)能裝置兩個(gè)部分。如今圍繞這兩部分的科研尚處在困難之中，因此能源裝置也是限制電磁炮進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)的“關(guān)鍵短板”之一。

動(dòng)力源

能源裝置的組成要素中，艦船、車輛之類的移動(dòng)平臺(tái)受限于所攜帶的燃料量、發(fā)電機(jī)艙容積等因素，發(fā)電量有限。即使是現(xiàn)代的大型水面艦艇，現(xiàn)有主機(jī)和艦載電站的功率也很難滿足電磁炮這樣耗能大戶的需求。只有在采用了全電推進(jìn)系統(tǒng)，或者至少也是采用艦載綜合電站技術(shù)以后，才能為使用電磁炮提供可能。

以曾經(jīng)考慮使用電磁炮的朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦為例，該艦的發(fā)電量相當(dāng)于一座小型城市。另外核動(dòng)力的大型航母，如果已經(jīng)采用了電磁彈射技術(shù)來(lái)放飛艦載機(jī)，那么當(dāng)然也有可能滿足電磁炮所需電量。現(xiàn)在的科研難點(diǎn)，是如何在小型艦艇或者其他陸、空基移動(dòng)平臺(tái)裝備電磁炮。為此，人們正在考慮核動(dòng)力裝置的進(jìn)一步小型化，或者尋找其他可替代的微型高能動(dòng)力源。

儲(chǔ)能裝置

儲(chǔ)能裝置對(duì)于電磁炮也同樣重要。動(dòng)力源所產(chǎn)生的電是無(wú)法直接用于發(fā)射炮彈的，必須用儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存，再通過(guò)瞬間大量放電，才可以將彈丸發(fā)射出去。因此，儲(chǔ)能裝置的能量密度、瞬間充放電能力所帶來(lái)的換能效率要與傳統(tǒng)火炮的發(fā)射藥相當(dāng)甚至更強(qiáng)。

與電磁彈射技術(shù)的原理類似，電磁炮儲(chǔ)能裝置的核心技術(shù)都是強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置。一些研究指出，航母的電磁彈射系統(tǒng)要求其強(qiáng)迫儲(chǔ)能系統(tǒng)在45秒內(nèi)充滿所需要的能量，而電磁炮為了滿足每分鐘數(shù)發(fā)的射速需求和高初速需求，對(duì)儲(chǔ)能裝置的要求就更為苛刻。

目前，美國(guó)采用超級(jí)電容作為電磁炮的儲(chǔ)能裝置。電容器在瞬間充放電能力方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。相比于蓄電池，電容器還可以不用考慮大電流充放電損耗電池的壽命等問(wèn)題。

在2017年，BAE系統(tǒng)公司進(jìn)行了一次32兆焦電磁炮發(fā)射試驗(yàn)。該試驗(yàn)使用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置，一分鐘內(nèi)發(fā)射了兩次，驗(yàn)證了超級(jí)電容的性能。相比于坦克炮炮口動(dòng)能（15兆焦），32兆焦的優(yōu)勢(shì)不言而喻。

然而電容器卻存在能量密度小的致命缺點(diǎn)。為了滿足發(fā)射需求，當(dāng)前的科研電磁炮不得不采用多組電容的組合。這就造成了儲(chǔ)能裝置的尺寸太大。對(duì)于大型艦艇而言，其缺點(diǎn)還不算明顯。但是對(duì)于坦克大小的裝備來(lái)說(shuō)，這種電容設(shè)計(jì)的實(shí)用性有限，提高其能量密度刻不容緩。

除了超級(jí)電容器，電磁彈射還可使用慣性飛輪強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置（飛輪電池）。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的儲(chǔ)能裝置。工作時(shí)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能與飛輪的機(jī)械動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存。這種方法突破了化學(xué)電池的局限，無(wú)需考慮大電流充放影響，而且通過(guò)有效維護(hù)和保養(yǎng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，可以有效保障儲(chǔ)能裝置的壽命。

不過(guò)飛輪儲(chǔ)存的能量是與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量直接掛鉤的。為了滿足電磁彈射的需求，飛輪會(huì)有極高的轉(zhuǎn)速，隨之機(jī)件產(chǎn)生的強(qiáng)大離心力使常見鋼材料并不合適用在此處。為了避免飛輪在高低速切換時(shí)產(chǎn)生的震蕩，避免因此而帶來(lái)的軸承溫度驟增等破壞性傷害，用作儲(chǔ)能裝置的飛輪在加工時(shí)要具有極高的精度，材料還需要承受速度變化帶來(lái)的大扭矩。如果要降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)而減小飛輪的質(zhì)量和體積，在相同的儲(chǔ)能量下，飛輪的轉(zhuǎn)速還會(huì)進(jìn)一步提高，工藝要求就更加嚴(yán)格。

減小體積勢(shì)在必行

正是因?yàn)樯鲜隼щy，如今只有大型艦艇可能實(shí)際采用電磁炮。艦艇能夠?yàn)殡姶排谔峁┳銐虼蟮目臻g，以滿足動(dòng)力源、儲(chǔ)能系統(tǒng)等對(duì)空間的需求，還擁有強(qiáng)大的主機(jī)來(lái)提供充足電力。而中小型艦艇安裝電磁炮還遙遙無(wú)期。陸軍、空軍使用這種武器的難度更大。

實(shí)際上海軍的大型艦艇內(nèi)部空間也是相當(dāng)緊張的。電磁炮系統(tǒng)在緊湊性和電源裝置小型化方面還要繼續(xù)努力。目前中國(guó)和美國(guó)在電源小型化方面皆有一定突破。美國(guó)還提出，要在現(xiàn)有儲(chǔ)能量保持不變的前提下，再縮減儲(chǔ)能裝置體積的三分之一。

能源裝置設(shè)計(jì)制造的上述難點(diǎn)，決定了電磁炮離實(shí)戰(zhàn)尚有一段路要走。根據(jù)公開資料，有關(guān)各國(guó)目前都沒(méi)能完全解決能源裝置的選擇與體積的問(wèn)題。