美国海军开发了一种名为“轨道炮”的创新武器系统，该系统使用的技术与许多人可能认为的科幻小说接壤。轨道炮武器技术使用电磁能以超过 7 马赫（每秒 8046.72 米或 5,328.45 英里/小时）的速度从类似炮管的大炮中发射弹丸。

根据 NAVSEA PMS 405 的项目经理 Mike Ziv 上尉的说法，轨道炮能够在大约 1/100 秒的时间内从 0 英里/小时加速到 5,000 英里。尽管这项技术并不新鲜，并且已经处于测试阶段数年，但美国海军正准备在2016年开始测试安装在舰艇上的武器系统，然后再进行战斗部署。

该技术通过使用两个导电轨来工作。电磁能量沿着一条轨道向动，然后进入电枢，然后向上流向另一条轨道，对电磁能量产生放大效应，使弹丸在几分之一秒内达到极端速度。事实上，被射击的弹丸不包含任何爆炸成分。取而代之的是，从武器系统发射固体金属弹，它利用武器系统产生的巨大动能，在动能传递过程中在接触时产生较小的局部爆炸。

这种新弹药重约 23 磅，每枚炮弹的成本为 25,000 美元，而标准海军炮弹的重量在 95 至 105 磅之间。由于其爆炸性成分，传统的海军炮弹比新型轨道炮炮弹贵得多，重量是新型轨道炮弹的 4 倍，如果该技术在进一步测试中证明自己，则显示出优化精确海军能力的巨大潜力。

尽管技术和概念本身并不新鲜，并且过去曾用于各种实验，但主要缺陷之一一直是需要大量能量和产生发射轨道炮所需能量所需的轨道的庞大尺寸。然而，这很有可能成为未来几十年新军事武器系统的一部分，并进入战斗。

海军文件显示，经过十多年的研发和超过5亿美元的资金，海军终于计划在水面战舰上测试其大肆宣传的电磁轨道炮，这是陷入困境的武器系统的一个重要里程碑。

《西雅图时报》周五首次详细介绍了海军最新的西北训练和测试补充环境影响评估草案（NWTT EIS/OEIS），该草案显示，“动能武器（通常称为轨道炮）将在水面舰艇上进行测试，向空中或海上目标发射爆炸性和非爆炸性射弹。

“系统充电两分钟，不到一秒钟就开火了，”这份长达1,800页的评估报告指出。“该系统是屏蔽的，以免影响船上控制和系统。该系统释放的电磁能量很低，并且包含在水面船只上。

目前尚不清楚究竟哪艘船将容纳新的武器系统。早在2015年，美国海军海上系统司令部就宣布将于2016年在佛罗里达海岸附近的先锋级远征快速运输舰USNS Trenton（USNS Millinocket的替代品）上测试轨道炮，但该测试随后被推迟。

艺术家渲染图显示了海军研究办公室资助的电磁轨道炮安装在联合高速舰USNS Millinocket（JHSV-3）上（美国海军照片）

美国海军花了数年时间在弗吉尼亚州的海军水面作战中心达尔格伦分部试射轨道炮，但从实际的水面舰艇上对这种武器进行战术演示将构成陷入困境的系统的重大进步。产生轨道炮的电磁场需要一个电容器基座，目前只有像朱姆沃尔特号这样的“电动战舰”才能产生，正如Task&Purpose之前在2017年12月报道的那样，而其他水面舰艇则需要进行大修，以纳入能够失去多发齐射的“脉冲功率架构”。

虽然海军NWTT EIS / OEIS似乎表明服务可能已经破解了发电密码，但轨道炮的成功还取决于通用“通用支架”的开发，用于为水面舰艇配备ONR原型的战术版本。正如Task & Purpose此前报道的那样，这种坐骑不仅仅是一个技术挑战，而是一个政治挑战：2016年众议院军事委员会的一份报告指出，立法者越来越担心改变五角大楼的优先事项最终会占用坐骑的资金，并使该系统陷入某种研发困境。

近年来，五角大楼的战略能力办公室正在将其能源重点转移到超高速射弹（HVP）上，这种射弹最初是作为轨道炮的专用弹药开发的。上海合作组织很快意识到，HVP在用常规火炮发射时同样有效，海军在2018年8月的2018年环太平洋（RIMPAC）演习期间，从杜威号航空母舰的Mk 45五英寸甲板炮中试射了HVP。

这些不断变化的优先事项似乎在2019年2月一成不变，当时海军作战部长约翰·理查森（John Richardson）上将宣布轨道炮是“案例研究，可以说，'这就是创新可能不应该发生的方式'。

“我们已经学到了很多东西，建造这样的东西的工程可以处理如此多的电磁能量而不仅仅是爆炸，这是具有挑战性的，”理查森当时在大西洋理事会上告诉观众。“在此之后，我们将继续 - 我们将安装这个东西，我们将继续开发它，测试它......这是一个太伟大的武器系统，所以它正在某个地方，希望如此。

2014 年 5 月 14 日，在 NDIA 联合军备论坛、展览和技术演示上展示的题为“电磁轨道炮”的海军简报幻灯片 5。（国会研究服务部通过国防部）

然而，即使有舰载演示器，轨道炮也不太可能将行动视为装甲液化超级武器。2017年6月，美国国会研究服务处（Congressional Research Service）的一份报告指出，虽然美国海军“最初开始开发一种海军水面火力支援（NSFS）武器，用于支持在岸上作战的美国海军陆战队”，但该部门随后确定，该武器“也有潜力”保护水面舰艇免受来袭导弹的攻击。

尽管如此，舰载战术演示者的到来还不能很快到达这里。2018年12月，中国海军072III型登陆舰“海洋山”号在船头首次发现超级火炮后不到一年，在船头安装轨道炮外壳进行海上试验的照片浮出水面，远远早于美国情报评估估计的中国部署日期2025年

海军发言人考特尼·卡拉汉（Courtney Callaghan）中尉说，海军决定在年底暂停研究，为高超音速导弹、定向能系统（如激光）和电子战系统腾出资源。她补充说，在测试期间收集的信息将被保留，以防海军研究办公室希望在未来从中断的地方继续。

哈德逊研究所（Hudson Institute）分析师布莱恩·克拉克（Bryan Clark）表示，总而言之，海军在研发上花费了大约5亿美元。

随着原型测试，该技术接近于在21世纪实现从科幻小说到现实的飞跃。与智能炸弹和导弹相比，这个概念有可能以几美分的价格提供一种有效的武器。这是因为轨道炮使用电力而不是火药，或喷气发动机或火箭发动机，以六到七倍于音速的速度加速射弹。这会产生足够的动能来摧毁目标。

高电荷——美国海军的电磁轨道炮计划

美国海军的电磁轨道炮计划有着科学突破和预算削减的曲折历史。Berenice Baker 介绍了一种可以在没有炸药的情况下以 10 马赫的速度发射射弹的军舰武器，并探讨了对消耗能源并冒着将自己炸成碎片的风险的硬件的投资是否合理。

轨道炮设计原理

“轨道炮射弹通常是非爆炸性的，依靠其巨大的速度来摧毁目标。”轨道炮由两个平行的金属轨道组成，在它们之间加载一个固定在电枢中的弹丸，完成它们之间的电路。施加一百万安培量级的巨大电流，产生电磁场，进而产生沿轨道加速弹丸的力。

与传统的爆炸性射弹武器相比，轨道炮具有许多潜在的优势。加速力在弹丸位于发射装置轨道之间的整个时间内施加在弹丸上，而不是爆炸力，爆炸力无论多么强大，持续时间都有限。

这意味着可以达到比爆炸力更高的速度——在海平面上可能达到 10 马赫，或者是 M16 步枪初速的三倍以上——比通过爆炸力所能达到的速度要高得多。反过来，这可能导致它的射程为 220 英里，大约是任何其他枪支的十倍。

轨道炮弹丸通常是非爆炸性的，依靠其巨大的速度来摧毁目标，从而降低船上发生火灾的风险，并且相对较小和重量轻，因此它们可以更容易地运输和储存。它们提供的动能可以造成与战斧导弹一样大的伤害，使它们能够干净地穿过飞船。

高速意味着射弹比常规武器受风等因素的影响要小得多，使它们能够在很远的距离上保持精确定位精度，而不需要机载弹道校正，从而使它们便宜得多。

轨道炮的历史

弹丸离开枪口的力为33兆焦耳

自第一次世界大战以来，使用电磁力高速推进弹丸的原理就一直存在，当时法国发明家 Louis Octave Fauchon-Villeplee 于 1918 年根据直线电机的原理发明了一种电动炮。二战期间，德国科学家还设计了一种电动高射炮，但从未开发出来。

“这些射弹的加速度超过60,000克，速度达到了5马赫。”

为了了解现代系统的潜在威力，2010年12月，通用原子公司在其Blitzer电磁轨道炮的试射中创造了新的世界纪录。该公司通过为支持核工业而开展的工作获得了强大的电磁技术经验，曾为国际热核实验堆（ITER）研究电磁铁。

这些射弹的加速度超过60,000克，速度达到5马赫。弹丸离开枪口的力是 33 兆焦耳——一兆焦耳大致相当于一辆一吨重的汽车以 100 英里/小时的速度行驶。

预算问题

2011 年 6 月，在参议院军事委员会批准 2012 财年国防授权法案后，美国海军不得不完全放弃轨道炮计划。然而，其他三个监督军事预算的委员会认为该项目值得继续进行。随着其他预算削减的宣布，轨道炮仍有可能进一步削减资金，但目前它是安全的。

美国海军计划最新消息

在下一阶段，ONR最近向雷神公司，BAE系统公司和通用原子公司授予了1000万美元的合同

“它们提供的动能可以造成与战斧导弹一样大的伤害，使它们能够干净地穿过船只。

2012年2月初，BAE系统公司向美国海军水面作战中心达尔格伦分部（NSWCDD）交付了两门原型先进轨道炮中的第一门进行测试，两年后，该公司获得了海军研究办公室（ONR）的合同。本月晚些时候开始了为期一个月的两个测试系列中的第一个，每次射击都测试了其针对不同能量水平的地面、空中和地面目标的扩展射程能力。

通用原子公司制造的第二架原型发射器于2012年4月交付，试验进展为发射波音公司开发的空气动力学弹。它达到了5马赫的速度，在零火炮高度的情况下，它穿透了100码外八分之一英寸厚的钢板，然后在停下来之前向下飞行了7公里。

通用原子公司的汤姆·洪（Tom Hun）指控说，在与海军的讨论中，通用原子公司已将阿利-伯克号航空母舰（DDG-51）确定为海上试验的可能候选测试平台。

在下一阶段，ONR最近向雷神公司，BAE系统公司和通用原子公司授予了1000万美元的合同，以开发一种用于快速连续发射射弹的脉冲动力系统。海军动力系统的目标是每分钟发射6至10发50毫米炮弹，预计将于2025年投入使用。

轨道炮开发的挑战

除了高昂的建造和运营成本外，还需要克服一些技术问题，以使轨道炮成为可行的武器。

“在弹丸位于发射装置轨道之间的整个过程中，加速力施加在弹丸上。”

需要一个强大的电流源，这限制了它在固定位置的使用，而产生电荷所需的大量电容器组很容易占用船上的任何空间，而较小的弹药节省了空间。此外，每次使用系统时，电流本身都会损坏导轨，因为导轨和电弧之间的巨大力会使表面蒸发。发射过程中产生的磁场会对电子设备造成损坏，因此必须对飞船进行屏蔽，而电源甚至可能将设备炸毁。

此外，弹丸与铁轨之间的摩擦会产生热量，这会使轨道炮容易被发现并进一步损坏铁轨，导致不准确。如果要增加与现代导弹类似的制导系统来克服这个问题，它们需要具有很高的耐温性，以免在高超音速电子发射过程中熔化。

每分钟六到十发子弹的目标速度可能是雄心勃勃的，因为一些技术人员认为在两次射击之间至少需要一分钟才能充电。

EM 代表电磁。这些武器通过以如此高的速度引导它们沿着两条导电轨道加速和发射射弹，以至于它们可以将它们发射超过 200 公里（110 海里）。他们使用洛伦兹力工作，洛伦兹力以荷兰物理学家亨德里克·安通·洛伦兹的名字命名，他发现带电粒子上的电力与局部电场平行。磁力垂直于粒子的运动方向。

轨道炮由一个由三部分组成的结构、一个电源、一对平行轨道和一个弹丸平台组成，其上装有从炮弹到火箭的任何东西。大功率百万安培电流从正轨穿过弹丸平台到负轨，然后返回电源。就海军而言，这种动力来自舰船发动机。两个磁轨的作用就像电线一样，流过它们的电流会产生两个磁场，一个围绕正轨逆时针运行，另一个围绕负轨顺时针运行。两个磁场的结合产生能量，沿着轨道驱动平台。根据轨道长度和功率的大小，弹丸可以以 5 马赫或更高的速度发射。这超过每小时 6,000 公里（3,730 英里）。延长轨道炮的长度并增加安培数，你就有一把可以将卫星送入轨道的枪。

它看起来像是来自“星球大战”电影的东西，但海军的新型轨道炮是真实的，而且非常强大。

这种非凡的武器可以以高达 7 倍音速发射炮弹，穿透 100 英里外的混凝土，或 6 块半英寸厚的钢板。

据美国海军后方研究负责人马修·克兰德海军上将称，电磁轨道炮已经在陆地上进行了广泛的测试，并很快将进行海上试验。它将于2016年安装在USNS Millinocket上。

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