前两篇文章我们已经介绍过国宝专家马伟明在不到二十年的时间内就为我国研制出电磁弹射器以及全电推进系统，接下来介绍他的另一项重大贡献——电磁炮。实际上，马伟明院士做出电磁弹射器、全电推进系统、电磁炮这三项重大发明也仅用了不到二十年。平均每项重大发明只用了不到7年时间，这种速度就是不仅在中国是绝无仅有的，在全世界同样是绝无仅有的！不仅如此，这三项重大发明全部领先美国！可想而知，马伟明团队背后付出了多少艰辛才能取得这样的辉煌成就！

我国的电磁炮原型正在试验舰上测试

电磁炮是一种基于电磁感应原理，在极短时间内输入强大脉冲电流发射超高速金属弹丸的一种先进动能杀伤武器。电磁炮分为线圈炮和轨道炮，前者是未来发展趋势，但研制难度更大，后者研制难度小一些，美国研制的电磁炮就属于轨道炮。与传统火炮炮弹依靠炸药毁伤目标相比，即使电磁炮弹不装炸药，仅仅依靠撞击也能产生巨大破坏力。比如，以美国试验中出膛动能达32MJ的电磁炮为例，仅依靠弹丸自身撞击产生的破坏力就相当于一颗155毫米的高爆榴弹炮。这是什么概念呢？当过兵的人应该都知道，一颗155毫米的高爆榴弹炮就能摧毁一个足球场面积那么大的目标。若继续发展，电磁炮相关技术还可以用于发射火箭、导弹、鱼雷以及替代所有火炮。可以说电磁炮应用前景十分广泛。

155毫米卡车炮发射瞬间

由于电磁炮出膛速度能达到2500米/秒，因此电磁炮不仅威力巨大，而且射程超过200公里，是普通火炮的三倍射程以上。简而言之，电磁炮具备破坏力超强、射程超远、体积小、弹丸便于存储、造价低等优点。正因为如此，电磁发射技术是世界主要军事大国都极为关注的前沿科技之一，甚至被美国被视为第三次抵消战略的核心技术。虽然电磁炮优点很多，但研制难度也很大。

由于依靠超短电流脉冲产生巨大安培力，推动电磁炮两条导轨中间的弹丸在极短时间内达到7倍音速以上的超高速，若要达到实战化标准，需要克服以下几个难点：

第一、超强脉冲电流带来的热烧蚀、电弧烧蚀问题。

电磁炮长度仅约10米，为了在极短时间内将弹头加速到2500米/秒的超高速，电磁炮的输入电流比雷击电流还大几十倍甚至上百倍（大型电磁炮发射瞬间电流达到300万安倍）！输入电压也达到2000伏以上！因此要做出一门实用的电磁炮必须先解决以下两个问题。

电磁炮出膛时引发的电弧产生巨大的等离子体火焰

首先，严重的热烧蚀问题。根据有关试验数据表明，电磁炮（轨道炮）的能量利用效率不超过30%，也就是说至少70%的电能转化热能。若电磁炮出膛动能为32MJ，那么发射过程中产生的废热就超过75MJ！相当于至少两发155毫米高爆榴弹炮产生的能量！这么多废热必然产生严重的烧蚀问题。因此电磁炮的发射导轨不仅要承受巨大脉冲电流冲击，还要耐高温，以及承受巨大的反作用力。这就导致电磁炮的发射导轨不仅要采用特殊材料，而且还要进行加固。

其次，严重电弧烧蚀问题。空气的击穿电压大约是1000伏，而电磁炮发射瞬间电压就超过2000伏，本身就输入电压就足以产生电弧，而且弹头在飞离电磁炮导轨的瞬间会感应出巨大的电压和电弧，两者叠加会产生很严重的电弧烧蚀问题。由于巨大的脉冲电流也会产生磁脉冲，电磁炮还必须做好屏蔽措施，否则发射过程中产生的磁暴会像闪电一样导致附近设备感应出电流烧坏电子元器件。

因此，虽然电磁炮看起来都很粗壮，但实际口径并不大。

第二、巨大的电能需求，包括数千MW的瞬时输入功率以及百MJ级别的储能装置。

密集粗大的输电线路

一门出膛动能达32MJ的电磁炮需要瞬间输入超过100MJ的电能，那么瞬时输入电源的功率有多大？达到数千MW级别！因此，目前没有任何舰载发电装置的发电功率能满足电磁炮的瞬时发射功率需求。

上图是美国用于测试的电磁炮测试装置，左侧有一圈粗大的输电线路，这些线路就是为了解决脉冲电流输入问题而设置的。可想而知，输入的电流有多么巨大。为了解决这个问题，研发人员不约而同采取储能供电方式解决巨大的电能需求以及巨大的瞬时功率输入问题。目前的储能供电有飞轮储能、超级电容储能等方式。出于保密目的，至今中美两国研制团队都没有公布采用什么样的储能方式解决储能问题。但有数据表明，要驱动32兆焦电磁炮以10发/分的射速作战，至少需要25兆瓦的供电能力，这样的供电需求只有采用全电推进系统的战舰才能满足。

第三、巨大过载和巨大的电磁脉冲导致难以研发出符合要求的电磁炮弹导航装置，难以实现精准打击。

美国研制的电磁炮制导炮弹

电磁炮炮弹在发射过程中需承受超过3万个G的巨大过载和巨大的感应磁脉冲。因此常规制导装置无法胜任，必须研制特殊的制导装置，否则发射出去的炮弹无法精准打击目标。

第四、储能装置和供电系统的小型化难题。

电磁炮储能装置达到100MJ以上的级别，即使用超级电容储能，也需要庞大的数量才能满足，再加上供电系统，总体占用空间将很大。若不能实现小型化，根本无法搬上空间有限的战舰。

正是因为电磁炮这种新概念武器存在以上所说的难点，研发难度超高，美国从上世纪70年代开始研发电磁炮（轨道炮），至今都还无法解决出膛动能32MJ的电磁炮实用化问题，还未上舰测试过，目前处于停滞不前的状态。

马伟明核心成员：研制出电磁炮储能/供电系统的张晓

那么我国的电磁炮研发进展如何呢？

2018年，中国海军网发表了题目为《实力爆表！她可是马伟明院士创新团队的核心成员》新闻报道，针对马伟明团队的核心成员张晓攻克电磁炮“电源模块”难题进行了简要介绍。从这篇新闻报道我们也可以看出，在马伟明团队争分夺秒、加班加点辛勤工作下，我国的电磁炮及其附属系统已经解决“小型化”难题，开始上舰测试，而且已经测试成功了！这就说明我国的电磁炮所有重大技术难点全部被马伟明团队攻克了！

电磁炮发射瞬间

天佑中华，多亏了堪称“开挂”的马伟明院士及其团队的辛勤付出，“过五关斩六将”，克服了大量世界性难题，攻克了美国从上世纪70年代至今都没有攻克的所有电磁炮技术难点，为我国研制出科幻的未来武器“电磁炮”，完成了电磁炮的“弯道超车”！

然而，若要在战舰上装备电磁炮，则战舰必须采用全电推进系统才能解决电磁炮巨大的电力需求问题。而马伟明团队在此之前就已经研发出了领先美国至少15年的“第二代全电推进系统”，彻底解决了电磁炮上舰的所有难题。想象一下，未来我国海军将建立一支由采用第二代全电推进系统、装备电磁炮的导弹驱逐舰，以及采用第二代全电推进系统、装备电磁弹射器的航空母舰，还有第二代全电推进系统、无轴电推的核潜艇共同组成“全电科幻舰队”，那战斗力将多么恐怖！

马伟明不仅带领团队研发出上述重大发明，还为我国培养出了一大批专业人才！比如解决核潜艇供电系统难题的肖飞、解决电磁炮电源难题的张晓等等。不夸张的说，十个师的价值都比不上马伟明一人！