近来有日本自民党议员公然宣称 " 日本电磁炮可以击沉中国航母 ",在社交媒体上引起广泛关注。相比美国几年前就宣布电磁轨道炮项目下马,日本近年不断宣称取得突破的电磁轨道炮技术到底如何、未来又将如何使用?

电磁轨道炮的原理是利用强大的电磁力代替传统火药化学能,借助一对平行导轨将弹丸加速到超高速度的动能武器系统,理论上它能轻易将炮弹加速到 7 倍音速,可以攻击数百公里外的目标,而且炮弹的结构相对简单,成本远低于同射程的导弹,同时它还不需要危险的发射药,不用设置弹药库,极大降低了殉爆风险。
也正是因为电磁轨道炮的巨大战争潜力,美国率先开始研制这种 " 改变未来战争规则 " 的新概念武器。本世纪初,美国海军研究办公室分布向通用原子公司和 BAE 系统公司发布了电磁轨道炮的原型机研制协议,设计指标是要求初期炮口初速必须超过每秒 2500 米(约 7.5 马赫);动能达到 64 兆焦,射程 200 海里(约合 370 公里),射速达到每秒 10 发;同时导轨使用寿命需达到 1000 发以上。
如果能达到这些指标,计划配备于 " 朱姆沃尔特 " 级驱逐舰上的电磁轨道炮将可以用极低的成本,射程远超传统舰炮,从而为美国海军提供廉价、持续的超视距精确火力支援,部分替代巡航导弹的功能。而且电磁轨道炮的炮弹飞行速度非常快,远超亚音速的巡航导弹,能极大压缩敌方反应时间。
2010 年前后,美国海军对电磁轨道炮原型机进行多次测试,但结果并不令人满意,即便下调设计指标,将炮口动能降低到 32 兆焦,依然无法解决轨道烧蚀和电源系统的集成问题,最终美国海军在 2021 年宣布电磁轨道炮下马。

而日本发展电磁轨道炮基本与美国同步。上世纪 90 年代,日本防卫厅技术研究本部陆上系统研究中心开始对小口径的 16 毫米电磁轨道炮展开基础性研究。然而与美国推动的大威力对地攻击电磁轨道炮不同,日本在 2016 年启动了开发旨在执行防空和反舰能力的小口径电磁轨道炮的研制工作。2018 年,升级后的日本防卫省防卫装备厅发布了一款电磁轨道炮原理验证样机视频片段,显示日本在该领域已经取得突破。
2022 年 5 月,防卫装备厅陆上系统研究中心与日本制钢所签订了一份价值 4790 万美元的合同,用于电磁轨道炮原型机的研发。2023 年,日本自卫队正式推动 40 毫米电磁轨道炮原型上舰测试,主要确认轨道炮与船只的兼容性,并获得有关船舶安装对轨道炮影响的数据,据说试验达到了预期的结果。按照防卫省的说法,这种中口径舰载电磁轨道炮通过海上平台成功进行试射," 在全球范围内都属首次 "。
英国《简氏防务周刊》称,这种电磁轨道炮能够发射重 320 克的 40 毫米钢制炮弹,炮口速度约每秒 2230 米(约 6.5 马赫)。更重要的是,该电磁轨道炮克服了轨道烧蚀问题,成功通过 120 次耐久性测试。这也被认为是日本电磁轨道炮的关键技术突破。作为对比,美国的电磁轨道炮由于炮口动能更高,由此带来的严重轨道烧蚀问题始终无法解决,成为整个项目最终下马的关键因素。

完成基础性研制工作后,日本开始对电磁轨道炮展开正式上舰测试。今年 4 月,海上自卫队专用测试舰 " 飞鸟 " 号的舰艉出现了安装有电磁轨道炮的炮塔,附近甲板上还有配套的电力供应装置和控制设施。在 11 月举行的年度国防技术研讨会上,防卫装备厅透露,该电磁轨道炮已在 6、7 月进行了海上实测,成功命中海上靶标,展现精准打击能力。
防卫装备厅公布的照片和视频展示了 " 飞鸟 " 号及其搭载的电磁轨道炮,以及电磁轨道炮发射瞬间和靶船的情况。" 飞鸟 " 号在今年夏季的海上测试中,使用电磁轨道炮瞄准一艘移动的拖船式船只。发射的炮弹包裹在弹托内,离开炮口后弹托分离,由 4 片尾翼控制的飞镖形弹丸高速飞向目标。从靶标命中情况看,十字形的弹着点表明尾翼稳定的弹丸飞行稳定。除了水平射击外,该电磁轨道炮还以 45 度仰角射击,以收集其基础弹道数据。但日本方面没有进一步透露电磁轨道炮的射程等具体性能指标。

日本电磁轨道炮的下一步目标包括电源系统小型化,计划五年内将充电装置体积缩减 50%,十年内减少 90%。最终指标是达到炮口动能 20 兆焦,射程 200 公里,能以每秒 2000 米以上的速度、按照每分钟十发的频率快速发射。日本此前曾暗示,电磁轨道炮可能会安装于新一代宙斯盾驱逐舰上,这些舰艇拥有足够的发电能力,能够供应电磁轨道炮的巨大能量消耗,或者配备于日本建造中的多用途导弹防御舰,用于拦截高超音速导弹威胁。另一种可能是发展为陆基型号,安装在机动部署的重型卡车上,以类似的拦截模式用于要地防空。
从设计思路是看,日本坚持发展中小口径的电磁轨道炮用于防空拦截,算是非常成功的设计思路。它能充分发挥电磁轨道炮发射速度快的优势,同时相对较小的炮口动能,也减少了导轨烧蚀问题的解决难度。此外,由于电磁轨道炮防空拦截作战时对射程要求不高,超高速炮弹更适合直接撞击式杀伤,日本防卫省已经将其作为拦截拦截高超音速导弹的计划组成部分。
这种思路也得到美国方面的肯定。在今年 10 月举行的美国陆军协会年会上,通用原子公司宣布恢复其电磁轨道炮项目,但将目标从原先的对地攻击改为防空拦截作战,该系统将发射高达 6 马赫的小口径炮弹,用于拦截弹道导弹和巡航导弹威胁。

从性能上看,目前日本的电磁轨道炮还处于试验阶段,远远没有达到技术成熟、可以直接上舰的地步。从当前 " 飞鸟 " 号对电磁轨道炮的测试情况看,它的甲板上安装了四个满载额外系统和设备的集装箱,以满足电磁轨道炮对发电和冷却系统的重大需求。这也意味着整套电磁轨道炮的体积非常庞大,如果未来需要真正安装到作战舰艇上时,需要在舰体内部进行重大改进,才能容纳这些庞大的设备并与整艘军舰进行深度集成。这个过程可能需要耗费很长的时间。
事实上,防卫装备厅装备政策部部长伊藤一今年早些时候也承认,日本的电磁轨道炮研发工作正在 " 取得进展 ",但承认存在 " 各种挑战 "。除了系统集成问题外,导轨烧蚀问题可能导致炮弹的射程和精度下降,并增加灾难性故障的风险。尽管日本选择中小口径的电磁轨道炮,炮口动能相对较小,有助于减少电磁轨道炮的轨道烧蚀情况,但执行防空作战时,往往需要以极高速度持续发射大量炮弹,反过来又增加了导轨抗烧蚀问题的复杂性。目前日本宣称其电磁轨道炮的导轨寿命超过 200 发,但对于常见的 127 毫米舰炮而言,炮管寿命通常在数千发以上。
至于日本议员宣称的 " 日本电磁炮可以击沉中国航母 ",则属于完全没有搞明白日本和美国电磁轨道炮不同方案之间的巨大差异。美国电磁轨道炮的高动能方案虽然理论上具备打击海上目标的能力,但因为种种技术困难,已经放弃了这条技术路线。日本的中小口径电磁轨道炮理论上只能用于近距离防空拦截,射程和威力都非常有限。
此外,从当前技术发展水平也不支持电磁轨道炮执行远距离打击任务。从日本发布的 " 飞鸟 " 号测试照片看,弹着点显示电磁轨道炮的射击距离并不远。现代火炮进行远距离射击时,炮弹会受到各种因素的影响而产生较大误差,通常需要利用制导装置进行弹道修正。但电磁轨道炮发射时产生的巨大加速度会对炮弹内部的精密电子设备造成严重影响,导致其命中精度极差,这也是美国大威力电磁轨道炮项目下马的另一个主要原因。因此如果真的爆发冲突,相对于航母打击群动辄数百公里的作战半径,搭载电磁轨道炮的日本自卫队舰艇根本没有机会靠近,更不要说构成威胁了。

