电磁炮（英文：Electromagnetic gun、railgun）是一种依靠电磁能发射弹丸的新型超高速发射装置，属于新概念火炮，被视为未来战场上的新型武器。

电磁炮的历史可以追溯至19世纪下半叶，查尔斯·惠斯通制造了世界上第一台直线磁阻电动机后，这种利用电磁力加速物体的新技术开始被尝试用于发射弹丸。挪威科学家克里斯蒂安·伯克兰（Olaf Christian Bernhard Birkeland ）在19世纪末开始了对此的细致研究，是第一个明确地提出电磁炮概念的人，并成功研制出了一部能够将500克弹丸加速到大约每秒500米的装置，这是最早的电磁炮，属于线圈炮。但线圈炮的结构太过复杂，人们逐渐发现了一种结构更加简单的解决方法，那就是直接利用两条轨道在大电流通过时产生的电势差来推动弹丸发射。1917年，法国发明家福琼-维莱普勒（Louis Octave Fauchon-Villeplee）利用该方法研制出了第一部轨道炮工作模型。随后世界多个国家注意到了其前景，纷纷开始了轨道炮的研制。

电磁炮主要有两种类型，分别是线圈炮和轨道炮，二者已经有了实际验证原型，它们在利用电磁力推进弹丸的形式上有所不同，其中轨道炮发展最为迅速，线圈炮出现的最早，但发展比轨道炮落后一些。除了二者之外还有一种折衷的形式称之为重接炮，是一种需要弹丸具备一定初速度的多级加速线圈炮。

在上世纪80年代后，电磁炮的研制更加活跃，截止到2023年，中国、美国、俄罗斯、英国、日本、土耳其等多个国家都取得了一定的研究成果。但无论是线圈炮和轨道炮形式的电磁炮，目前仍然在电源、材料和发射装置设计等方面存在较大的难点未攻克，都未进入实际应用阶段，但其前景仍然光明。它可以朝着大型化替代反舰导弹和巡航导弹对上百千米的目标进行攻击。也可以朝着轻型化方向发展，承担起舰艇对空防御的最后一道屏障。

19世纪中期，第二次工业革命逐渐拉开帷幕，人们对电磁领域的探索越来越活跃，挪威科学家克里斯蒂安·伯克兰（Olaf Christian Bernhard Birkeland ）在19世纪末开始了对此的细致研究，并成功于1901年研制出了一部能够将500克弹丸加速到大约每秒500米的装置，这是最早的电磁线圈炮。但线圈炮的结构太过复杂，人们逐渐发现了一种结构更加简单的解决方法，那就是直接利用两条轨道在大电流通过时产生的电压。

亨利·都铎在1886年发明了世界上第一块商用化的铅酸蓄电池并创立了都铎蓄电池公司后，一直在不断探寻蓄电池的更多的应用场景。1917年，在都铎公司的支持下，法国发明家福琼-维莱普勒（Louis Octave Fauchon-Villeplee）研制出了一部小型的轨道炮，在但当时未测量轨道电流和弹丸速度。1920年，福琼-维莱普勒发表了《电气火炮》一文，并获得了三个专利，这是世界上关于电磁轨道炮的最早的专利。该技术迅速引起了法国军方的注意，时任法国军备部副主任儒勒·路易·布勒东委托福琼-维莱普勒研制能够实用化的30毫米至50毫米口径轨道炮，但最终未能成功。1936年，南斯拉夫军方雇员也采用相似的方式进行了试验。同时，美国费城的电炮公司研发了用于火炮的电磁加速器，并据称普林斯顿大学也进行了相关研究工作，成功运用电磁力将物体推射。到第二次世界大战爆发前夕，各种电磁炮的专利达到了45项。

20世纪80年代，在美国提出的“星球大战”计划里，就包含了开发电磁炮的规划。当时电磁炮的用途是用来摧毁对方的太空目标以及拦截弹道导弹，而选择载体则是太空中的卫星。1980年，美国西屋电气公司为“星球大战”计划建造了实验性电磁炮，可以把质量300克的弹丸加速到约4千米/秒，如果在真空环境中，这个速度或将提到8-10千米/秒。但是，直到1992年，美国才测试一门口径90毫米的电磁炮样炮。

此后，从1997年开始，英国宇航系统公司（BAE）也加入到与美国电磁炮研发中来。2007年1月16日，位于弗吉尼亚的海军水面作战中心达尔格伦分部举行新型电磁炮交付仪式，这门电磁炮由美国海军实验室开发，口径90毫米。在公开测试实验中，这门电磁炮将一枚高速炮弹以2.146千米/秒的初速度发射出去，相关数据显示，这枚炮弹的炮口初始动能达到了7.4兆焦耳。标志着美国海军电磁炮武器化进程正式开启。

2010年12月10日，美国海军接收了英国宇航系统公司（以下简称BAE）研制的“闪电”电磁炮。该型电磁炮发射能量为33兆焦耳。相关资料显示，“闪电”电磁炮射程180千米，炮弹速度可达2.5千米/秒。美国海军的设想是将一种炮弹初速度达7马赫，最大射程超过400千米的电磁炮，装备到当时尚未服役的“朱姆沃尔特”级驱逐舰上。BAE于2012年向美国海军交付了全尺寸电磁炮样机，并于同年开发了具有冷却机制的脉冲电源系统，保证了炮管的可重复使用率。2014年7月，BAE在美国海军“米利诺基特”号高速联合舰上展示了工程样炮和发射用一体化弹丸。2016年，美国正式在“米利诺基特”号上进行了电磁炮测试，但这次实验并没有进行试射和系统集成化测试。而在此之后，美国的电磁炮试验就陷入了停滞，美国海军更是在2022财年取消了关于电磁炮研究的预算。美国海军新闻官当时发表评论称,电磁炮项目将被冻结,所有研发内容将被记录并封存，这意味着海军花费5亿多美元的电磁炮项目实际上已经停止。

除了海军之外，美国陆军的电磁炮研制也在同时进行，该项工程由美国通用原子公司牵头。通用原子公司在2017年5月开发出来的新型“闪电”电磁炮，使用的是加装了制导组件的高超音速炮弹，高功率电源储能密度达到了每个电源箱模块的含能量415千焦。2018年3月，美国陆军和通用原子公司签署了为期3年的轨道炮研发合同，在期限内，通用原子公司要向陆军交付一系列原型机，并开展系统集成和实验。2022年3月15日报道，美国通用原子电磁系统公司（GA-EMS）宣布，它已经与美国陆军和海军合作完成了一系列重大测试，其中就包括用电磁炮发射弹丸的测试。

德国队电磁炮的研究开始于二战时期，当时德国的汉斯勒博士就已经开展了对电磁轨道炮的全面研究，并于1944年研制出了一门长2米，口径20毫米的电磁轨道炮，可以将重10可的圆柱体铝弹加速到1.08千米/秒。此后，他又以串联的方式将两门轨道炮组合，使炮弹的初速达到了1.21千米/秒。第二次世界大战后，德国又与法国合作开发电磁武器。1987年，德法两国国防部共同组建了法德圣路易斯研究所(French-German Research InstituteSaint Louis’s，ISL)，合作进行电磁轨道技术、电磁装甲技术的研究。是继美国之后在电磁发射领域的重要研究力量。1997年，该研究所在位于法国东部的工厂里建造了电磁轨道炮的全尺寸样机，命名为“飞马座”（Pegasus）。ISL开发出了功率为10兆焦耳（10MJ）的脉冲电源系统，该系统包含200个电容模块，配备了半导体开关，电压为10.75千伏（10.75KV），电流量为2毫安（2MW）。以该系统为基础，ISL研制了多型电磁轨道发射器。

2017年，法国武器装备总署（DGA）举办了年度武器论坛。在这场论坛中，ISL展示了一款全功能车载轨道炮。法国方面使用了5.5毫米口径的弹丸进行了实弹射击演示，结果表明弹丸的初速达到了120米/秒。ISL当时表示这项技术会首先世纪运用于海军领域。

2023年，法国军备总局从欧洲国防基金中调出了1500万欧元，用于舰载电磁炮的开发。这项工程由ISL主导，奈克斯特集团协助。预计将在2028年前生产处工程样炮兵开展上舰测试。据ISL的消息，这个舰载电磁炮的有着和奥托梅莱拉127毫米舰炮LW型相似的外形，其最大功率超过千兆瓦，发射电流可以达到100万安培，发射初速度大于2千米/秒，最大射程为600千米。而且，该型电磁炮可以实现连续发射，提高了发射效率，弹丸的穿透能力也更高，综合拦截效果良好。

中国在20世纪80年代就展开了电磁炮的研制工作，最早开始的是线圈炮，随后是轨道炮和电热化学炮。公开资料显示，中国研制的线圈炮曾在试验中推动3克重的弹丸击穿了5毫米厚的钢板，速度为3.1千米/秒。而在轨道炮的研制方面，在电磁轨道炮的研制方面，中国当时主要是进行了原理性的试验和试射，弹丸质量从几克增加到几千克，弹丸动能也从几千焦耳逐渐提升到800万焦耳。但在九十年代遇到了一些技术瓶颈而暂时停滞。

2015年，航天科工集团网站消息显示，其集团所属二院206所，在“导弹通用电磁发射技术”和“用于近程弹幕防空的电磁发射技术”的研究领域，取得了突破性进展。该技术可显著提高导弹发射性能及出口速度，减少导弹运载机构质量，压缩发射装置的运行和维护费用，并构建导弹电磁发射装置通用化平台，实现多次循环发射和导弹发射快速响应，从而降低发射成本，大幅提高航空武器系统作战性价比。该技术适应未来舰船、陆基、空间发射等武器装备系统全面电气化的发展趋势。2018年2月，互联网流传了一张关于中国新型电磁炮的武器系统，被安装在072Ⅲ型登陆舰上用于测试的图片，表明中国的电磁炮技术已经有了较大的突破。

日本对电磁炮的开发，可以追溯到20世纪80年代，当时日本就注意到了这种新概念武器。90年代前半期，日本开始利用等离子体实现超高速发射技术，但是由于无法解决等离子体电枢导轨烧蚀、脉冲电源等关键技术问题。直到2000年，日本都只是开展了简单的低速加速装置的研制，并没有进行实用化研究。2010年日本开始研发用于近程防御的小口径电磁炮，并在2016年制造出16毫米的小口径轨道炮。2018年8月2日，日本防卫省正式对外宣告其正在研制电磁轨道炮装置——“电磁加速系统”。研究测试阶段，日本的轨道炮原型机的发射速度曾达到近2.3千米/秒。日本防卫省已经在2022财年预算中列入数十亿日元的研究经费，用于研究并制造接近实战的原型机，并计划在2026年至2030年期间投入使用电磁炮。截至2024年4月，日本已研制出口径40毫米的中型电磁炮，该电磁炮可凭借超过每秒2000米的炮口初速进行发射，可穿透两层军舰钢板。此外，日本防卫装备厅的电磁炮开发计划进入了第二阶段。

2016年7月，俄罗斯研制的轨道炮加速器在俄罗斯科学院高温联合研究所进行了首次测试，它能使物体达到第一宇宙速度。他们计划通过这项计划研究宇宙，增强避开太空垃圾和慧星的能力，再次就是将卫星送入绕地轨道。”

在2017年的土耳其伊斯坦布尔市国际航展上，土耳其Aselsan电子系统公司展出了一款名为Tufan的电磁炮模型。

2022年10月，印度媒体称印度国防研究与发展组织(DRDO)武器研发中心已经研制出了电磁轨道炮，其炮口口径从12毫米-45毫米不等，已经对重量分别为80、120、250克重量的弹丸进行了测试，炮口初始动能达到了10兆焦耳，弹丸初速度超过2千米/秒。

电磁炮是一种利用电磁力作为动能发射弹丸的新概念武器，其理论基础是法拉第电磁感应定律。由于这款武器本身可以将弹丸加速到极高的速度，因此也被称为动能杀伤武器。根据结构和加速方式的不同，电磁炮又可分为线圈炮、轨道炮和重接炮。

线圈炮也被称为“同轴加速器“或“形波加速器“，主要由沿导向板条轴向排列的若干驱动线圈、弹载线圈、弹丸和脉冲驱动电源组构成。弹载线圈绕在弹丸上,每个驱动线圈分别由各自的驱动电源依次供电。当电源给驱动电感线圈施加脉冲电流时,驱动线圈中电流的突变,在弹载线圈中产生感应电流和磁场，两个线圈的磁场相互作用，由此驱动弹丸运动。从结构上讲有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。

以单极线圈炮为例，炮管是由一系列的固定线圈即定子和转子线圈构成，在弹丸内部也包含由固定线圈。工作时，闭合电源开关，弹丸在电磁力的作用下进入炮管，直至从炮管中被发射出去。而在炮管之内，这个运动过程可以用一个电容、电感和电阻串联的等效电路展示。如下表的简化电路图所示，电容在电流的作用下先进行充电，通过开关电路将电容放电电路导通。此时在电路图“L”内，会瞬间产生很大电流，线圈可以看做是一个通电的螺线管。在电流的作用下，会产生一个由右向左的磁场，而导体弹丸在轨道内，在弹丸的表面等效成一个闭合电感线圈，在磁场的作用下产生感应电流，并且等效线圈受到洛伦兹力作用。分解洛伦兹力可得到弹丸的径向和轴向分力，分别为Fy和Fx，如下表中电磁炮的受力分析图所示，由于弹丸径向分力的矢量和为0，因此洛伦兹力的轴向分力(分力全部向右)将作为弹丸的推力对其加速。

电磁轨道炮，又被称为电磁导轨炮，按照供电方式、轨道性能以及电枢类型，可分为简单轨道炮、分段式轨道炮、增强轨道炮、分散供电轨道炮、炮口分流型轨道炮、超导浮电枢型轨道炮、多轨型轨道炮等不同类型。而轨道炮的技术概念实际上相对简单，它的主体部分由两条平行轨道构成，弹丸放置在两轨之间。当两根轨道接入电源之后，电流会经其中一条轨道流向弹丸然后再流向另外一条轨道并产生强力磁场，在磁场和电力相互作用之下，就会产生强大的洛仑兹力，将弹丸加速到极高的速度（理论上可以达到亚光速），然后发射出去。

重接炮是电磁炮的一种新形式，单级重接炮由上下两个长方形同轴线圈组成，其间有一间隙。发射体为一长方体，可穿过两线圈的间隙作加速运动。它结合了电磁炮和线圈炮的优点，能够发射大质量弹丸和超高速弹丸。还可以赋予弹丸更高的加速峰值，可以缩小平均加速和峰值加速之间的差距，使得弹丸获得更均匀的加速度，被认为是未来天基超高速电磁炮的结构形式。只不过，现有资料显示，只有美国对这种形式的电磁炮做了一些理论研究。

一般而言，电磁炮主要由能源装置、加速器和高速开关三个部分构成。目前实验使用的能源装置有蓄电池组、磁通量压缩装置、单极发电机等，其中单极发电机是较为实用的一种能源装置。而在实际选择中，电磁炮的采用的能源装置存量，至少都在10-100兆焦耳左右。加速器是电磁能转换为炮弹动能的转换装置，主要分为两类：其一，是使用低压直流单极发电机供电的轨道炮加速器，其二，是离散或连续电感线圈结构的同轴同步加速器。开关则是接通能源和加速器的装置，可以在几毫秒的时间内把兆安级数的电流导入加速器中，实现发射。

电磁炮作为一种新概念武器，主要有6个特点：

（1）速度快，射程远，威力大，精度高。由于电磁炮是利用电磁力加速，所以很容易突破常规炮弹的2000米每秒的速度限制；在巨大动能推动下，可以从很远的距离直接撞击目标并将其摧毁，射程很远，威力极大；炮弹稳定性较好，飞行过程中不易被干扰，即使不使用制导技术，精度也比较高。

（2）炮弹体积小，重量轻，运输和后勤保障容易。由于电磁炮只需要依靠电能就能工作，炮弹也不会使用化学推进剂，所以炮弹的体积和重量都会大幅缩减，炮弹结构也会简化。这样不但使其飞行过程中受到的空气阻力小，发射稳定，而且能显著提高武器系统的携弹量，节省贮存空间，减少运输和后勤保障负担并容易实现炮弹的自动装填，提高反应速度和机动能力。

（3）工作性能优良，稳定性高，可控性好，操作简单。电磁炮通过调节电路的电压和电流就可以控制系统能量的大小，炮弹受力相对均匀，平均加速运动和峰值加速度差距不大，加速性能更加平稳，具有良好的可控制性能，即可以根据目标性质和射程快速调节电磁力进而控制炮弹的发射能量。另外，电磁炮整个系统都是由计算机控制,操作很容易。

（4）安全性好，成本低，效费比高。与传统火炮相比，电磁炮省却了很多成本，结构也相对简化，安全性要求也比较低。电磁炮发射产生的每焦耳能量成本大约为0.1美元，是传统火炮的1/10，能量转化效率也要高于传统火炮。因此，电磁炮作战总效费比很高,经济性好得多，是一种“以低于传统火炮的成本而达到高超音速导弹作战效能”的最有希望的新型武器。

（5）能源简易无污染，发射征兆小，隐蔽性好，生存能力强。电磁炮以电能驱动，无化学污染物，在发射过程中也不会产生火焰和烟雾，能够很好隐蔽位置，保证自身在战场的生存。

（6）结构多变，调整方便，射弹质量范围大。相对于传统火炮的结构固定不可轻易调整来说，电磁炮则可以根据发射弹药的需求进行适合实际的结构调整，可以发射质量几克或几十克的小型射弹,到质量几吨或十吨乃至百吨的大型射弹，可以满足不同作战或任务需要。

用于水面和陆上武器平台的打击目标，防空反弹道导弹任务。目前美国、法国等都已经进行过或者准备进行舰艇平台的电磁炮试验，未来电磁炮上舰将是一大趋势。而在地面上，这类武器可能会替代常规火炮执行对敌火力覆盖或精确打击，防御来自空中的威胁。加上其强大的穿透能力，也有可能发展为反坦克穿甲武器。利用其加速性能好和射弹质量范围大的特点，电磁炮还可用作运载火箭的第一级，来发射洲际弹道导弹或卫星等航天器。以卫星或其他航天器作运载平台，形成部署在空间的天基电磁炮，对战略弹道导弹实施中段拦截或助推段拦截，直接杀伤或摧毁在轨卫星。将电磁炮装载到飞机等平台上，可形成空基作战平台。在飞机实施空中作战时，利用电磁炮发射的高速飞行和射速很快的炮弹。

此外，电磁发射技术区别于传统发射技术，具有适应性广、能力可控性好，能量转化率高，安全性好的优点，能够大幅度提高武器的作战性能，在导弹发射领域，因其可以大幅提高发射初速、提高射程并减小发射无效载荷，在导弹上的运用优点也非常突出。

电磁炮采用的弹丸之一，为超高速弹丸。由于电磁炮弹丸需要获得比普通炮弹更高的初速，更远的飞行距离，因此，承受的过载也要大于普通炮弹。使得电磁炮弹丸的空气动力学特性需要特殊设计，还需要开展于电枢等机构的组合和分离技术。此外需要解决的还有弹丸在膛内运动的稳定性因素，如膛内空气阻力、电枢与轨道间高速滑动摩擦阻力、趋肤效应等。

在电磁炮的工作过程中，轨道的烧蚀问题一直是影响电磁轨道炮发展与实用化的技术瓶颈之一。现有资料表明，在弹丸经过的轨道电极表面烧蚀现象较为严重。主要表现为，电极表面的会出现弧痕、弧坑及悬挂在上轨道电极上的滴状颗粒。烧蚀不但会影响射管的使用寿命，还有可能因为弹丸前存在附着的金属碎块造成发射的失败。经过初步研究，目前已探索出多种方式减轻炮口电弧的破坏程度。一种是从材料方面考虑，在轨道末端加装难熔保护套，以减小材料的被侵蚀量；另一种是使用炮口消弧器，利用低阻抗旁路，可对炮口电弧处的电流进行快速换向，从而达到处理炮口电弧的目的。此外，也可以通过调整导轨的形状等几何参数优化电流分布。

电磁炮的工作需要在极短的时间内获得巨大的能量，一般的电源很难满足要求。脉冲电源就是负责为电磁炮提供能量，它需要再几毫秒之内将几十至上百兆焦的电能提供给加速器。主要技术包括频率能量存储和脉冲形成网络与负载的耦合。电磁炮的脉冲电源一般包括初级电源、中间储能系统和脉冲形成网络。其中储能系统比较常见的是：电容储存静电能，电感储存磁能，旋转机械储存惯性动能。在几种方式中，电容储能技术最为成熟，应用最为广泛，但是能量密度最低；旋转机械储能虽然能量密度大，但是结构复杂且难以实现；电感型储能密度不但高于电容储能，且易于冷却。所以在技术方向上，电感型脉冲电源是满足电磁发射需求的可能方案。不过，目前较为成熟的储能技术都是体积和质量都比较庞大的电容器。如美国通用电子公司为“闪电”轨道炮配置的电容器就是如同两辆拖车式卡车大小，无法实现高速机动。因此，要实现电磁炮车载化的目标，还需要将电源储能装置进一步小型化。

此外，超导磁储能（SMES）则是通过对超导电感线圈供电励磁产生磁场而储存能量，具有很多优点： 直接存储能量，所以效率高；储能密度大，理论上存储能量没有限制；可控性好；由于线圈处于超导状态，所以能量在磁场中的几乎没有损耗，并且可极大降低对充电电源的要求。这种储能方式或许会成为未来主流的电磁炮储能方式。超导体的应用领域十分广泛，但是就目前的超导技术领域而言，人们对高温超导机理的理解还不够，还需要探索更适于应用或更高临界温度的超导材料。

电磁炮在工作时，发射装置本身要承受大电流和强载荷的冲击，对绝缘材料、轨道材料、电枢材料和弹丸弹体材料均有着极高的要求。对这个问题的解决需要新材料的问世，而超导技术则在电磁炮的研究与应用中发挥着重要作用。以轨道材料为例，目前电磁炮的轨道材料主要以均匀块体材料为主。其技术方向主要在于层状（复合）材料和涂层技术，前者是电磁炮的主体材料，目前学术界研究较多的复合材料为铜基复合导轨材料，在众多轨道炮导轨用铜合金材料备选体系中，铜铬Zr合金、铍铜合金、钨铜合金等体系脱颖而出。而采用涂层技术有利于提高轨道性能和使用寿命，以应对在电磁轨道炮中存在的电流趋肤效应磨损炮膛的问题，从现有的资料来看，目前对涂层材料研究方向，主要集中于TiN、TaN、Al、Cr、Ｂ、DLC 、Ni等材料，涂覆部位为电磁轨道表明和电枢表明两种，采用的工艺为电镀、等离子体注入、物理气相沉积、热喷涂等。

美国产电影《变形金刚2》中，美国军队就使用了舰载电磁炮发射炮弹，将破坏埃及金字塔的外星机器人摧毁。

2013年上映的美国科幻《极乐空间》，描绘了一个富人的天堂和穷人的地狱的世界，影片里出现了非常酷炫的手持电磁武器。