“电磁炮首次作为完整的武器系统搬上载具，是在海军的两栖登陆舰改装的实验平台上。海军型电磁炮的实验获得重大成功，但是小型化电磁武器系统却迟迟没有进展。对于我们这个时代（2371年，作者注）的人来说，很难想象在地球时代的技术水平下，电磁武器和电气系统的小型化是一件多么困难的事情。这一切的突破口还要从陆军科技大学机械工程学系的微机电电容说起。由张开黎教授带领的课题组用微机电方法生产的一种微观电容，打破了高容量和高放电速率问题上的不可能，为陆军用电磁炮的实现补上了最后一块拼图。”

【资料图】

————《O&B装备命名规范简史》第792版，比邻星同步轨道中央大学出版社

“坦克发展的一大突破，从“三机”到“三液”之辨可见一斑。然而由于“三液”在当时技术条件下的可靠性不佳，未能投入量产。装备发展中的挫折是常见现象，但这并不能阻挡技术革新的热情。在各国的第四代主战坦克定型服役，第四代主战坦克的广泛定义被提出后，关于第五代主战坦克的理论研究也随之走到台前。

如果说第四代主战坦克的概念是：高信息化，高态势感知，高生存性。

那么第五代主战坦克则是完全不同的概念。

这一概念被称之为三电，即电气化系统，电磁武器，电磁装甲。

这一切的一切都需要一个前置条件：电能的存储和释放。”

——《了解第四、五代主战坦克》，《陆军时代》杂志 2044年9月上刊，陆军科技大学出版社

作者警告：本期内容可能涉及大量现实尚未实现，甚至是可能与物理定律相悖的系统及概念，其中的大多数理念可能涉及技术路线之争。由于本期内容的特殊性，请执着于技术可行性的读者酌情阅读，如出现不适，本文及本文作者概不负责。请牢记，这只是一则科幻作品。

电磁武器的原理从来就不是什么复杂的东西，早在20世纪的科幻作品中就已经大量登场的电磁武器，直到21世纪初期才刚刚走出实验室，走进靶场。究其根本还是人类对于电能的操纵，始终不如对化学能的操纵。人类能造出高密度的能材，却始终没法造出任何一种能同时比肩能材的能量密度和能量释放速率的电子元件。对于新一代身管武器的发射原理，目前有两条技术路线，电热化学原理和电磁原理。

电热化学原理比起彻头彻尾改变能量转换原理的电磁炮来说更像是一种折中，然而正是结合了电热和化学效应的系统，对于控制的精度需求相当高，在很长一段时间内都处于一种原理可行，却局限于复杂度，始终无法投产的情况。

而电磁原理则正好相反，关于电气系统复杂度的问题早已得到解决，唯一的问题则是如何从原理上实现高能量密度和高能量释放。

在发射能力上，电热化学原理的武器仍然像传统的化学能火炮一样，发射能力只取决于装弹机尺寸和机构运行速度。而电磁炮则是一个取舍系统，要么以高功率发射低数量的炮弹，要么以低功率投射大量炮弹。这种取舍能力往往能使得电磁武器在面对不同等级的威胁时有一个更加灵活的表现，从而带来一些意想不到的效果。

飞轮储能是一种理想的解决方案，但是陆地载具的内部空间并不足以放置一个巨大的飞轮。将飞轮变小可能会是一种解决方案，但是要多小，这是个很复杂的问题。

为了解决这些问题并最终推动技术实现“三电”的要求，海军和陆军总共进行了三期实验，走了许多弯路，才最终实现想要的结果。

第一期实验：16cm级舰载电磁炮，分体式电气系统可行性测试

从海军实验平台直接搬上陆地实验平台的陆基舰载电磁炮实验车则是使用电容交替放电的方式来解决问题。其代价就是需要一个巨大的电容阵列，对电力系统的散热也是一个巨大的负荷。

第一期实验平台将测试用的16cm级电磁炮搬上了一辆海山 HS5800 四轴特车底盘，备弹则直接储存在炮塔内，通过专门的传递口从外部填弹。由于电容组的巨大体积，该系统需要借助外接电源车的帮助才能对电磁炮进行高效充能。海山特车的增程式全电驱动倒是为电磁武器的电气系统提供了一点便利，但仅凭HS5800本身的发电机只能满足给电容散热的需求，想要在短时间内充满一次全功率急速射的电能，又要让HS5800能在路上跑，几乎是天方夜谭。

不严谨的说，这样的实验平台其实也恰好能满足作战需求。只需要在发射前连接电源车和实验平台，充能完毕后就立马断开连接，倒是勉强可以满足快打快撤的需求。如果不考虑快打快撤，现在的实验平台就已经可以作为一个实用装备投产了。

只不过这样的操作未免复杂了些，想要离实用更进一步，还是需要将外接电源和载车整合。

理论上16cm级电磁炮可以兼容16cm以下口径的所有弹丸，但是考虑到发射效果，弹丸口径一般不会超过155mm，也不会低于100mm（脱穿除外）

在这一试验阶段，陆基海军电磁炮能够使用的弹种只有以下两种：

155mm高爆弹

152mm脱壳尾翼稳定穿甲弹的穿杆（用于实验平射能力）

在这一试验阶段，陆基海军电磁炮实验平台可以作为一门榴弹炮或者岸炮使用。

第二期实验：16cm级舰载电磁炮，一体式电气系统实战测试

经过了第一期实验，陆基舰载电磁炮的可行性实验基本完成。想要让电磁炮的性能满足实战要求，一个武器和发电机一体式的载车成为了研发的首要目标。毕竟电源车和弹药车还不一样，大腿粗的电缆的收放和快打快撤的需求基本是相悖的。

第二期实验平台则采用了海山HS6800A五轴特车平台作为载车。值得一提的是，HS6800A是为了这个系统专门制作的改型，因为电磁炮的接地座板必须靠近火炮的座圈，因此第五条车轴被迫后移，与第三，第四条车轴分开。考虑到海山特车都是增程式电力驱动，每对轮子都有独立的驱动桥，移动车轴根本不算是什么大改动。发电机经过重新设计，整合在了车体后部，第五条车轴上方，而电容的位置基本没有变化，但是容量却变大了。炮塔下面的空间增大了，一方面保证了装弹机的效率，另一方面提供了备弹存储的空间，现在可以从第三第四车轴中间的填弹口向装弹机中填充炮弹，无需爬上车体。

巨大的发电机组不可避免的遮挡了火炮后半部分的射界，不过这对于一台轮式电磁炮来说已经是一个很好的结果了。一体化载车带来的优势除了方便快打快撤外，还能让它作为一个独立的战斗单位活跃于战场上。虽然让如此巨大的载车当突击炮平射穿甲弹无异于自杀，但这门主炮依然具有紧急时刻发射穿甲弹的能力。作为舰炮，防空的能力算是基本要求之一。电磁炮提供了比化学能武器更大的射高，在发射大型高速对空弹药时，可以保证对高空目标的拦截性能。

电磁炮载车还可以接入防空数据链，以三车一组的方式，在雷达的统一指挥下打击高空目标。

在这一试验阶段，陆基海军电磁炮能够使用的弹种变得丰富了起来：

155mm高爆弹

152mm脱壳尾翼稳定穿甲弹的穿杆（平射）

155mm对空用炮弹，VT引信

155mm卫星制导炮弹

在这一试验阶段，陆基海军电磁炮实验平台可以作为一门榴弹炮，岸炮甚至是机动防空炮使用。

第三期实验：10cm级战车用电磁炮，小型化电气和电磁炮系统整合测试

舰载电磁炮使用的放电方式无外乎两种，大规模电容组或飞轮。但想要把电磁炮搬上坦克这种尺寸的平台，这两个方法都行不通。10cm级电磁炮的最大动能几乎只有16cm级的一半，但这对于坦克尺寸的平台来说，还是相当巨大的储放能需求。

陆军科技大学电子工程学系微机电课题组，张开黎教授的实验团队通过微机电方法给出了一种解决思路。这种超级电容，与其称之为一种电容，更像是一个微观飞轮阵列。直径约6微米的微观飞轮在施加电压的作用下高速旋转，在停止转动时释放动能，从而达到高速充放和高能量密度。单个飞轮的能量可能不值一提，但当微观结构累积成宏观结构，就能够组成一个高容量的能量储存器。

唯一的问题是这个过程不可避免的会产生热量，当释放热量高到一定程度可能会烧毁超级电容。在高速放能后，必须强制制冷以保证超级电容的完整性。这一定程度上限制了电磁炮的发射能力。因此在实验型底盘上可以看到多处散热口，用于给超级电容散热。

解决了理论问题，对于武器系统的可行性研究也搬上了台面。

10cm级战车用电磁炮实验载具使用引擎前置、增程式全电改造的七轴通用履带底盘作为载车，无人炮塔中间偏后放置，战斗室中置。

武器系统采用尾舱装弹，由于不需要发射药，弹药的体积大大减少，全部的弹药都可以储存在尾舱内。用于发射的超级电容组呈轮盘式布置于炮塔吊篮内。车长周视镜和信息桅杆采用升降式，以在运输过程中降低车高。由于该武器系统仅为实验目的，炮塔和车体均只有基本的装甲防护，也没有安装烟雾弹，对抗装置和拦截装置。

在全局储能方面，除用于电磁炮发射的超级电容外，车体内还有多处电池组，以在发电机全力为电容供能时维持车辆的正常运行。电池组选用在军用/民用车辆上已经十分成熟的低燃性高密度钠电池，在被击穿后的起火概率很低，且燃烧可控，就算起火也能被车内灭火系统及时扑灭。

在电能管理策略方面，发电机将优先为超级电容组供能。电容组满载时，则优先满足载具的驱动需求，再为电池组充电。电池组优先为发动机和车辆系统供能，其次是电容组的冷却系统，在电池组耗尽后，发动机将强制优先维持载具的机动和系统运转，使用功率冗余为电容组缓慢充能。这一电能管理策略最终将沿用至第五代坦克的电力管理系统。

10cm级战车用电磁炮使用以下的几种弹药（括号内为发射功率）：

长100mm高爆弹（中，低）

152mm级，125mm级脱壳尾翼稳定穿甲弹（高，中）

100mm反工事炮弹（中，低）

100mm炮射反坦克导弹（低）

电磁炮本身的发射功率可控，因而比起化学能火炮对不同的弹种有更好的适用性。

在发射过程中不充能的情况下，10cm级战车用电磁炮在不同发射功率下的发射能力分别为：

高功率发射，20r/m 4发随后8r/m 3发 或 12r/m 7发，受制于散热速率

中功率发射，20r/m 10发随后10r/m 4发 或 14r/m 14发，受制于散热速率

低功率发射，20r/m

在高功率发射先进钨合金脱壳尾翼稳定穿甲弹的情况下，预计穿深可以达到1700mmRHA。

在中功率发射穿甲弹时，其穿深基本与当今最先进的穿甲弹齐平，约800mmRHA。

完

陆基舰载电磁炮的一体式载车还参与了月球危机，用于拦截月球的碎片，你信吗。

neta一下教过我微机电课的教授

后日谈：

声明一下，超级电容器的原理完全是我瞎编的，和咱教授的研究方向半毛钱关系也没有。

最终版超级电容器的原理其实和初版完全不同，初版只是用微观方法提高高速放电电容器的容量，但本质上还是绕不开RLC电路的公式。也就是说电容原理的放电速度是被牢牢掐死的。

不过我也不是学电路的，如果电容式的高容量高充放电子元件理论上真的存在，那我也不过是改改原理的事情。专业的东西如果涉及太多，肯定会出问题的。

微机电原理做微观可动部件是真的可行的，只不过拿来做飞轮储能行不行，我就不知道了。

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