中美電磁槍

一、中國電磁槍引起關注 

   據中國軍視網報導，中國軍工已經推出了電磁驅動的武器系統，包括電磁炮及電磁槍。電磁槍可藉電磁力的大小調整子彈威力，可以發射非致命性彈藥作多種用途。近些年來，中國接連在電磁彈射與電磁炮等軍事領域以外推出電磁武器，繼消防滅火、電磁橇之後再次推出電磁槍，這些裝備都是利用電磁發射的基本原理就是通電的導體在磁場中會產生運動即物理學中的法拉第定律。中國官媒近日展示了中國電磁槍的實彈測試場景，引發外界高度關注。電磁槍擁有噪聲小、無火光、小槍口閃光、低後坐力及沒有彈殼等特點，其隱蔽性是未來武器發展的一個方向。另一方面，電磁發射技術本身也有更多的應用領域。這款電磁槍曾在2022年於廣東珠海舉辦的第十四屆中國航展上首次面向公眾亮相。在航展期間，這款標註名為“手持式電磁驅動武器系統”的裝備外觀科幻與常規槍械類似的大小以及奇特的扁平槍口給外界留下深刻印象。在實彈測試中，3毫米厚的木板、可樂瓶、啤酒瓶、西瓜等目標被電磁槍發射的子彈輕易擊穿，常見的汽車車窗也被穿透，車門上則是留下了明顯的彈坑。在測試中，電磁槍發出的噪聲很小，沒有火光，沒有煙塵，沒有彈殼，後坐力也很小。研製單位工作人員表示，電磁發射的一個特點就是隱蔽性很好，這也是未來武器的一個發展方向。 

   電磁槍的技術標誌著未來武器的發展趨勢，該槍使用九個線圈來加速彈丸，這些線圈存儲在線圈後面的彈匣中，與發射圓形子彈的傳統槍支不同，電磁槍發射形狀像硬幣的彈丸，因為這種槍有的是為防暴目的而設計的，而不是造成致命傷害，硬幣形彈丸不太可能造成穿透傷害，擴散範圍更大，這使得槍的壓制力更強，而且製造成本低廉。中央電視台稱，這些彈藥攜帶方便，不使用火藥，便於儲存和運輸。內置鋰電池為噴槍供電。據中央電視台報導，充滿電的電池可以讓槍在快速充電之前連續發射數百發子彈，溫度對其影響很小。握把設置在槍的中間以平衡重量，而在槍的前面是三個按鈕，可以在不同的射擊模式之間切換，改變功率輸出，以及打開和關閉，雷說。槍上的小屏幕顯示其狀態，包括電池使用情況、彈藥使用情況、溫度和射擊模式。央視報導顯示，它有自動模式、半自動模式和霰彈槍模式等操作方法。槍頂部的導軌允許它配備操作員選擇的範圍和校准設備，以協助瞄準。超越傳統步槍每分鐘約700至800發的射速，電磁炮的最高射速可達每分鐘數千發。該武器在中國南方廣東省珠海舉行的 2022 年中國航展上首次亮相後引起了公眾關注。除了防暴槍，電磁發射技術還可以應用於其他武器，例如從手持槍到大口徑火砲的致命槍支。據報導，中國一直在測試艦載電磁軌道炮，另一種可能的應用是防空，因為它的射速很高。 

二、美國電磁槍已上市 

    根據軍事網站戰區的報導，GR-1電磁槍去年其製造商開始接受公眾預訂。雖然電磁槍乍看似乎像玩具，但其完整視頻可在YouTube上找到，由輕武器專家麥科勒姆製作，他是Armament Research Services的研究員，運營著熱門博客Forgotten Weapons。在對 GR-1 進行評測時，他詳細介紹了電磁槍的特性和功能，然後還帶到靶場進行打靶。電磁槍與傳統步槍在技術上是不同的，步槍通常被定義為在其槍管的內壁上切有螺旋形凹槽圖案。GR-1 在技術上是滑膛槍，因為它的槍管很光滑並且沒有這些凹槽。GR-1電磁槍於2021年8月首次上市預售，被描述為“世界上第一款也是唯一一款手持式高斯步槍”。當時標價為 3,375 美元。該武器使用一系列帶電線圈來產生磁場，該磁場可將直徑小於半英寸的鐵磁性或富鐵金屬彈頭加速至每秒 75 米，GR-1從可容納10發彈頭的彈匣供彈。GR-1 具有“先進的電容器充電系統”，可讓其 25 伏鋰離子電池快速為線圈充電，從而使“步槍”大約每三秒鐘充滿電一次，在電量較弱時速度更快. 該武器的扳機系統允許用戶在完全拉動扳機前半拉扳機來為線圈預充電。電磁槍的槍托、彈匣和電池座是 3D 打印的，而有些部分似乎是用螺栓固定的丙烯酸塑料。根據其手冊，一個小型 LCD 屏幕顯示武器電池的電量、電容器的電量、線圈溫度和“射擊後診斷”。GR-1電磁槍的大部分視頻評論都向觀眾介紹了它的設計、功能以及如何操作非常規槍支。部分鏡頭展示瞭如何裝載彈匣、更換 GR-1 電池並為其充電，以及如何調整所需的線圈能量。GR-1電磁槍有三種不同長度的金屬彈頭以及9毫米彈藥筒。麥科勒姆還指出增加了一個內置手電筒、綠色瞄準激光和一個滑動後槍托，允許插入三種不同長度的彈匣，每個彈匣可容納不同大小的彈頭。通過拉動步槍頂部的鎖環，可以延長或縮短槍的後部，從而改變機匣的尺寸，從而改變可以插入的彈匣尺寸。GR-1電磁槍有獨有的幾個重要安全功能，例如確保在不使用時取出電池，並且由於 GR-1 線圈產生的磁荷，使用電磁槍時在50英尺範圍內不可有任何裝有心臟起搏器或類似敏感醫療設備的人。

    在靶場上時，麥科勒姆演示了GR-1在各種能量水平下的射擊。電磁槍在放電射擊時出奇地安靜，充電時只會發出微弱的嗚嗚聲，每當發射一發子彈時就會發出機械的“咔噠”聲。測試時GR-1 電磁槍曾發生失火，迫使麥科勒姆不得不向前傾斜步槍，讓未發射的子彈從槍管中掉出。評論者指出，這很可能是步槍彈匣快用完時出現的供彈問題造成的。顯示美國的電磁槍不那麼完美。在審查目標木架損壞後，麥科勒姆指出，這表明 GR-1能夠造成真正的傷害。這是一種嚴肅的武器，就能量值而言，與火器相比，槍口能量微不足道，但這絕對具有潛在的致命性，因此確實需要像對待合適的火器一樣尊重它。在GR-1電磁槍試射後檢查目標時，麥科勒姆 發現有些彈藥在飛行中傾向於翻滾，這可能是由於武器槍管中沒有膛線和低初速。不過，擊中目標的分組相當緊湊，這表明電磁槍至少在相對較近的距離內相當精確。雖然GR-1 去年首次亮相時引起了一些嘲笑，但 Forgotten Weapons 的評論清楚地表明，電磁槍確實是一種致命武器，儘管它是一種非常規武器。該評論還強調了一個事實，即 GR-1電磁槍在很大程度上是一個原型，而且邊緣仍然粗糙。在偶爾的失火、3D 打印材料有些粗糙的表面以及看似拼湊在一起的組件之間，這個概念與人們認為的正常量產產品相差甚遠。不過，GR-1電磁槍只要 3,375 美元算是便宜。 

三、電磁槍的原理 

   電磁槍的子彈有一個導電的電樞，通電時電流穿過電樞從另一條導軌回到電源構成一個迴路，根據物理學安培右手定則，電流通過導體會產生環形磁場，根據法拉第左手定則，這個磁場將驅動子彈前進，在強大電流下就會變成巨大的推動力。從軍視網發布的視頻來看，這種槍械的外觀是一個比較低調卻又彰顯高科技的造型，槍管部位有9個開口，能看到內部的部分結構，下方則是扳機，而在扳機後方是一個比較大的電池倉或者彈匣，這種槍的槍口是一個矩形！就目前的技術而言，用於電磁發射的技術大致有如下四種：(1)軌道發射技術(2)線圈發射技術(3)重接線圈發射技術(4)電熱化學發射技術；第四種電熱發射技術是用電熱加熱工質膨脹將彈丸發射出去的技術，肯定不會用在電磁槍上面，這個是可以直接排除的。第二種線圈發射技術的理想彈丸是圓形，因此也可以排除。軌道發射技術：結構原理簡單，但工程要求很困難。軌道發射技術的原理只需要一個右手螺旋定則和左手定則即可搞明白，它的結構簡單與電磁炮的原理相同。發射原理與方向判斷：

1、觀察電流流向：電流從上方導軌經過彈丸的電樞再從下方的導軌回到電源。

2、用“右手螺旋定則”判斷出磁力線的方向：手握導線，大拇指指向電流方向，手指自然彎曲方向就是磁力線方向。

3、用“左手定則”判定彈丸發射方向：手掌自然攤開，左手手指指向電流、磁力線穿過手心，大拇指方向就是彈丸發射方向。

這種發射技術的難點不在原理而是在導軌和電源，因為這個發射方式在低電流時其實沒啥用，只有在兆安培級強大電流產生的洛倫茲力驅動速度才能達到滿意的結果，但在這種模式下，電源的要求極高，而導軌的燒蝕問題也會非常嚴重。雖然軌道炮的發射口也可以是矩形，但小型發射武器比如電磁槍不可能採用這種模式，而是採用重接線圈發射技術，這個發射原理是當電流脈衝進入線圈時，中間的金屬物中會形成渦流，並且線圈電流和渦流的相互作用會推動鋁板。當彈丸離開線圈時，來自線圈的磁力線“重新連接”，可以用多級線圈構成串聯加速，同時也可以多級線圈形成並聯以增加載荷。由電磁槍的矩形槍口來看，使用重接線圈發射技術最可能，軌道發射速度是最高的，線圈發射與重接線圈發射速度範圍比較小，但對於電磁槍來說並不是什麼問題。美國海軍在電磁炮項目上由於技術問題已經放棄，在電磁炮技術領域，中國的技術水平已超越美國。 

四、電磁槍的性能及優點 

    據介紹，中國電磁槍的最大射速可達每分鐘數千發，遠遠超過傳統步槍每分鐘700-800發的射速。該武器使用更有利於攜帶的硬幣式子彈，因為沒有火藥，它的運輸也更為方便簡單。此外，電磁槍作為防暴發射器，沒有使用傳統的圓形槍口和子彈，也是因為後者容易對目標造成比較致命的傷害。硬幣式子彈不易對目標造成穿透傷害，彈道不會特別集中，制服效果更好，並且結構簡單、加工容易，比較便宜。這款電磁槍使用了九級線圈對子彈進行加速，採用鋰離子電池，充滿電後可以連續射擊數百發，充電也只需要很短的時間，受溫度的影響也相對較小。軍事專家稱電磁槍與傳統槍械最大的不同在於它不使用火藥的燃燒來發射子彈，而是使用電磁作用力進行發射。從原理上，傳統槍械利用的是化學能到動能的轉換，電磁槍械利用的則是電能到動能的轉換。除去用於防暴用途的手持式電磁槍外，電磁發射技術還有其他應用領域，世界多國已經對此進行過大量的相關研究試驗。如果使用電磁發射技術發射大型彈丸，這其實就是著名的電磁軌道炮。這種武器速度快、動能高、破壞力強，有人認為它未來有望代替傳統火砲。