关键的短板

鸿鹄

电磁炮是一种电能武器，为了获得较高的弹丸初速和射程，需要大量的电力作保障。而这些电力，都要从平台的能源装置上获得。其中能源装置主要分为动力源和储能装置两个部分。如今围绕这两部分的科研尚处在困难之中，因此能源装置也是限制电磁炮进入实战的“关键短板”之一。

动力源

能源装置的组成要素中，舰船、车辆之类的移动平台受限于所携带的燃料量、发电机舱容积等因素，发电量有限。即使是现代的大型水面舰艇，现有主机和舰载电站的功率也很难满足电磁炮这样耗能大户的需求。只有在采用了全电推进系统，或者至少也是采用舰载综合电站技术以后，才能为使用电磁炮提供可能。

以曾经考虑使用电磁炮的朱姆沃尔特级驱逐舰为例，该舰的发电量相当于一座小型城市。另外核动力的大型航母，如果已经采用了电磁弹射技术来放飞舰载机，那么当然也有可能满足电磁炮所需电量。现在的科研难点，是如何在小型舰艇或者其他陆、空基移动平台装备电磁炮。为此，人們正在考虑核动力装置的进一步小型化，或者寻找其他可替代的微型高能动力源。

储能装置

储能装置对于电磁炮也同样重要。动力源所产生的电是无法直接用于发射炮弹的，必须用储能装置储存，再通过瞬间大量放电，才可以将弹丸发射出去。因此，储能装置的能量密度、瞬间充放电能力所带来的换能效率要与传统火炮的发射药相当甚至更强。

与电磁弹射技术的原理类似，电磁炮储能装置的核心技术都是强迫储能装置。一些研究指出，航母的电磁弹射系统要求其强迫储能系统在45秒内充满所需要的能量，而电磁炮为了满足每分钟数发的射速需求和高初速需求，对储能装置的要求就更为苛刻。

目前，美国采用超级电容作为电磁炮的储能装置。电容器在瞬间充放电能力方面具有独特的优势。相比于蓄电池，电容器还可以不用考虑大电流充放电损耗电池的寿命等问题。

在2017年，BAE系统公司进行了一次32兆焦电磁炮发射试验。该试验使用超级电容作为储能装置，一分钟内发射了两次，验证了超级电容的性能。相比于坦克炮炮口动能（15兆焦），32兆焦的优势不言而喻。

然而电容器却存在能量密度小的致命缺点。为了满足发射需求，当前的科研电磁炮不得不采用多组电容的组合。这就造成了储能装置的尺寸太大。对于大型舰艇而言，其缺点还不算明显。但是对于坦克大小的装备来说，这种电容设计的实用性有限，提高其能量密度刻不容缓。

除了超级电容器，电磁弹射还可使用惯性飞轮强迫储能装置（飞轮电池）。飞轮储能系统是一种机电能量转换的储能装置。工作时发电机产生的电能与飞轮的机械动能之间相互转换与储存。这种方法突破了化学电池的局限，无需考虑大电流充放影响，而且通过有效维护和保养润滑系统，可以有效保障储能装置的寿命。

不过飞轮储存的能量是与转速、转动惯量直接挂钩的。为了满足电磁弹射的需求，飞轮会有极高的转速，随之机件产生的强大离心力使常见钢材料并不合适用在此处。为了避免飞轮在高低速切换时产生的震荡，避免因此而带来的轴承温度骤增等破坏性伤害，用作储能装置的飞轮在加工时要具有极高的精度，材料还需要承受速度变化带来的大扭矩。如果要降低转动惯量，进而减小飞轮的质量和体积，在相同的储能量下，飞轮的转速还会进一步提高，工艺要求就更加严格。

减小体积势在必行

正是因为上述困难，如今只有大型舰艇可能实际采用电磁炮。舰艇能够为电磁炮提供足够大的空间，以满足动力源、储能系统等对空间的需求，还拥有强大的主机来提供充足电力。而中小型舰艇安装电磁炮还遥遥无期。陆军、空军使用这种武器的难度更大。

实际上海军的大型舰艇内部空间也是相当紧张的。电磁炮系统在紧凑性和电源装置小型化方面还要继续努力。目前中国和美国在电源小型化方面皆有一定突破。美国还提出，要在现有储能量保持不变的前提下，再缩减储能装置体积的三分之一。

能源装置设计制造的上述难点，决定了电磁炮离实战尚有一段路要走。根据公开资料，有关各国目前都没能完全解决能源装置的选择与体积的问题。