电磁炮160公里外轻松穿透三堵混凝土墙

  “电磁炮”被喻为未来“星球大战”式的武器:未来海战将出现一种全新的舰炮打击系统,这就是被喻为火炮革命的“电磁炮”,也有评论者认为电磁炮技术是未来“星球大战”式的武器,“电磁炮”的炮弹能以七倍音速的速度飞行,并击穿100英里外的混凝土设施。关于“电磁炮”的测试将在未来两年内进行。

  “电磁炮”炮弹飞行速度可达到7倍音速:美军计划在下一代海军舰艇上装备“电磁炮”打击系统,这意味着未来军舰可以携带更多的“电磁炮”炮弹,花费大约为1.5万美元一发,而现在使用的常规制导武器费用动辄数十万美元至上百万美元。采用“电磁炮”火炮后可搭载近百枚的炮弹,不仅数量上非常庞大,而且单价也很便宜。

  “电磁炮”的加速原理:其实“电磁炮”火炮并不是依靠战斗部的装药来摧毁目标,而且凭借巨大的动能打击,实现远程击穿的效果。在几十年前,“电磁炮”还属于科幻小说中的装备,但现在也即将用于舰上测试,未来两年内将开始测试。“电磁炮”依靠强大的电磁能量来加速炮弹,可将10公斤的弹头以5400英里每小时投掷到100英里之外的目标。

  未来武器更多使用动能打击,减少战斗部装药:100英里相当于160公里,显然“电磁炮”将原来的火炮打击系统的射程提高了不少,即便使用增程弹后传统的火炮射程也很难超过100公里,在这个射程之外主要以反舰导弹打击为主,“电磁炮”的使用大大扩展了火炮的射程。炮弹飞到160公里外的目标时仍然具备很强的击穿能力,相当于穿透三堵混凝土墙或者6块半英寸的厚钢板。

  2016年时美军将测试“电磁炮”:目前世界上有两国家走在“电磁炮”打击武器的前列,分别是英国的军火制造商BAE系统公司和美国的公司。美国海军少将马修主要负责未来“电磁炮”的研制,此前这款打击武器在陆地上进行广泛的测试,由两条加速轨道组成,马修少将认为“电磁炮”已经成为了现实,这不是科幻小说,2016年将在高速海上平台上进行测试。

  进行陆上实验室测试的“电磁炮”:“电磁炮”的用途很广,不仅可以使得美军舰艇更好地对抗巡航导弹的打击,而且有助于拦截弹道导弹目标,更低的发射成本和单价使得“电磁炮”将被广泛应用。“电磁炮”的原理其实很简单,通过洛伦茨力来加速炮弹,因此炮弹的初速度可以很大,打击能力比传统的火药助推的炮弹更强。

  “电磁炮”击穿效果:“电磁炮”前身也被称为轨道炮,最早可追溯到法国的发明家设计成果,在第二次世界大战期间,德国人也对轨道炮进行了研究,但是基于当时的科技和材料限制,“电磁炮”并没有得到大规模使用。美军下一代主战舰艇将更多地使用“电磁炮”来完成160公里范围内的打击任务,价格更低,打击成本可以得到控制。

  大家都爱电磁炮 但为什么中国早于美国使用

  电磁炮,大家都爱。在上世纪80年代,各国都开始了新概念武器的研究。其中,在火炮方面,除了一些着名的"嗑药炮"方案以外,各国还启动了电热化学炮和电磁轨道炮的技术研究。那时,电磁轨道炮技术结构非常复杂,而且条件非常高。光是基础的供能,就难倒了不少国家。

  以阿利伯克级导弹驱逐舰为例。其舰上共有3座发电机。在日常航行时,阿利伯克级会开启一台电机和2台燃气轮机巡航。这时本舰的电力,只能满足预警雷达和日常用电。当进入战备状态时,燃气轮机开到3座,电机开到2座,这时可以稍微用用相控阵雷达了(但是只能开启2面)。而如果到了撸袖子打架的阶段,那就是4台燃气轮机和3台电机全开了。这时,四面相控阵雷达都可以开启。说到这里,大概也就明白了。

  没错,如果阿利伯克级导弹驱逐舰使用电磁炮,那么电力将会成为严重负担。像美国大片《变形金刚》那样,打电磁炮,其结果就是舰上停电让你撸,你也撸不了几炮。如果增加电机,那么空间又不允许。

  在宙斯盾作战系统开发之初,美军就有多款舰艇设计。阿利伯克是中规中矩的版本,也是没钱的条件下凑出来的。所以,它内部空间在当初就已经卡死,没有留下多少升级空间。图为核动力版本的宙斯盾舰计划。

  考虑到种种难题,美国决定,先从技术最简单的搞起。最简单的是什么呢?那就是电热化学炮。这也就解释了为什么现在美英国家在电磁轨道炮上拖拖沓沓,但是电热化学炮炉火纯青的根本原因。因为当年走的路,是电热化学炮的路,电磁轨道炮只是看看而已。而中国不同,中国早年走的,就是电磁轨道炮的路。电热化学炮在90年代通过原理样机实验后,研究人员发现这根本不是电磁轨道炮的对手,所以技术保留,全心开发电磁轨道炮去了。

  如今,中国的电磁轨道炮已经开始实舰实验,而美军却依然停留在技术样机阶段,如果美军要超车,没个二三十年是不可能的了,毕竟中国还在进步。据笔者了解,中国下一步,就是开发更为先进的四匣电磁轨道炮,初速,动能和威力等都有了质的提升。

  赶超美国,中国电磁炮达到世界第一

  图为美国电影中的电磁炮

  最近在世界军事技术发展方向上,最引人注目的一个技术就是电磁发射技术,目前只有美国成功地利用电磁发射技术研制成功的电磁轨道炮,不过最近有消息称美国电磁轨道炮的相关实验工作已经暂停了。

  图为曝光的中国电磁炮

  而在2018年的1月底,网络上却曝光了疑似我国电磁轨道炮的照片,另外,在今年的3月份中国海军网的一篇文章称,我国已经研制成功了世界上最大规模的连发型电源,这种电源就是电磁发射技术的基础。可见目前我国在电磁轨道炮方面已经取得了相当大的进步。

  其实电磁轨道炮最复杂的地方就在于电源,据称目前我国研制的电磁轨道炮的炮口动能能够达到32兆焦,而且还要进行连发射击的话就需要更大的用电负荷,而我国的马伟明,张晓等人在几年前发表的文章中称,我们可以利用蓄电池的储能密度高,功率密度高的特点来制作电子发射装置的电源。

  图为中国电磁炮特写

  采用这种方式作为电源看似非常的简单,但是从实际上来看涉及的问题非常的多,我们必须采取措施使整个储能系统保持在较好的均衡状态中,这样才能实现连续稳定的供能,这种蓄电池组是由很多个单体电池通过串联或者并联而成的,那么这种电池是不是就是文章开始的时候提到的世界上最大规模的联发电源呢?

  发表在中国海军网的这篇文章在最后还宣布了我国这个项目试验成功的消息,着很有可能说的就是我国的电磁轨道炮技术。

  电磁炮先进归先进,可实际应用困难重重

  电磁炮是一种新动力火炮,它不同于传统的火炮是利用的是火药爆炸的化学能来推动炮弹,而电磁炮利用的是在电磁场中产生的力来推动炮弹的。电磁炮在美国发展最为迅速,美国国防部也非常重视电磁炮的研究进程,海军更是提出要用电磁炮来替代曾经使用的16英寸火炮(“衣阿华”级的Mk-7型舰炮,理论射程38公里)执行远程对地打击、支援任务。

  但是,电磁炮毕竟是火炮家族最近兴起的一个新流派,面对已经使用了数百年的传统化学能火炮,技术应用上还不够成熟,自生的缺点也非常明显。目前电磁炮应用最为困难的一点就在于电力供应,目前的电磁炮每秒需要1万千瓦到10万千瓦不等,这相当于一个小型城市一秒的用电量。以目前的技术水平,即便是一艘1万多吨的驱逐舰来供应这样一个“电老虎”都是力不从心的。我国第一门实验性电磁炮就没有直接安装在主力作战舰艇上测试,而是安装在了一艘补给舰上;美国极其科幻的DDG-1000最终也没有安装电磁炮,而是使用了配备HVP(超高速炮弹)的普通155mm火炮。第二,我们看到电磁炮的炮弹极速以及发射产生的能量等参数不断更新,但是这样对于炮管来说损害很大:电磁炮的功率大,要在一瞬间产生非常大的电流,释放出储存的能量,炮弹以极快的速度摩擦炮管,这会极大削减电磁炮的本身的寿命,目前来看,需要进一步研究更加优良的材料来制作电磁炮的炮管。第三,电磁炮从理论上讲能效比超过50%,但实际上,由于各种原因,转换效率远远低于这个比值;并且,电磁炮整个系统成本高昂、发射一次消耗相当多电力,对使用电磁炮的国家经济实力也是一个考验。最后,电磁炮整个系统体积庞大(见我国上舰的试验型电磁炮),安装在主力舰上占据太大的空间,难以有效整合各作战系统,这也导致体积小一点驱护舰根本无法装备。

  由此可见,电磁炮虽然极限射程远,炮弹飞行速度快、动能大,极有可能代表了未来火炮的发展方向,但是系统本身还是存在很多缺点需要不断改进。在未来的某一时期,这些阻碍电磁炮实际应用的问题被解决,那么电磁炮也许就会成为未来主要的火炮种类,发挥巨大作用。

  电磁炮160公里外轻松穿透三堵混凝土墙

  “电磁炮”被喻为未来“星球大战”式的武器:未来海战将出现一种全新的舰炮打击系统,这就是被喻为火炮革命的“电磁炮”,也有评论者认为电磁炮技术是未来“星球大战”式的武器,“电磁炮”的炮弹能以七倍音速的速度飞行,并击穿100英里外的混凝土设施。关于“电磁炮”的测试将在未来两年内进行。

  “电磁炮”炮弹飞行速度可达到7倍音速:美军计划在下一代海军舰艇上装备“电磁炮”打击系统,这意味着未来军舰可以携带更多的“电磁炮”炮弹,花费大约为1.5万美元一发,而现在使用的常规制导武器费用动辄数十万美元至上百万美元。采用“电磁炮”火炮后可搭载近百枚的炮弹,不仅数量上非常庞大,而且单价也很便宜。

  “电磁炮”的加速原理:其实“电磁炮”火炮并不是依靠战斗部的装药来摧毁目标,而且凭借巨大的动能打击,实现远程击穿的效果。在几十年前,“电磁炮”还属于科幻小说中的装备,但现在也即将用于舰上测试,未来两年内将开始测试。“电磁炮”依靠强大的电磁能量来加速炮弹,可将10公斤的弹头以5400英里每小时投掷到100英里之外的目标。

  未来武器更多使用动能打击,减少战斗部装药:100英里相当于160公里,显然“电磁炮”将原来的火炮打击系统的射程提高了不少,即便使用增程弹后传统的火炮射程也很难超过100公里,在这个射程之外主要以反舰导弹打击为主,“电磁炮”的使用大大扩展了火炮的射程。炮弹飞到160公里外的目标时仍然具备很强的击穿能力,相当于穿透三堵混凝土墙或者6块半英寸的厚钢板。

  2016年时美军将测试“电磁炮”:目前世界上有两国家走在“电磁炮”打击武器的前列,分别是英国的军火制造商BAE系统公司和美国的公司。美国海军少将马修主要负责未来“电磁炮”的研制,此前这款打击武器在陆地上进行广泛的测试,由两条加速轨道组成,马修少将认为“电磁炮”已经成为了现实,这不是科幻小说,2016年将在高速海上平台上进行测试。

  进行陆上实验室测试的“电磁炮”:“电磁炮”的用途很广,不仅可以使得美军舰艇更好地对抗巡航导弹的打击,而且有助于拦截弹道导弹目标,更低的发射成本和单价使得“电磁炮”将被广泛应用。“电磁炮”的原理其实很简单,通过洛伦茨力来加速炮弹,因此炮弹的初速度可以很大,打击能力比传统的火药助推的炮弹更强。

  “电磁炮”击穿效果:“电磁炮”前身也被称为轨道炮,最早可追溯到法国的发明家设计成果,在第二次世界大战期间,德国人也对轨道炮进行了研究,但是基于当时的科技和材料限制,“电磁炮”并没有得到大规模使用。美军下一代主战舰艇将更多地使用“电磁炮”来完成160公里范围内的打击任务,价格更低,打击成本可以得到控制。

  中国又研发一黑科技 将用电磁炮发射卫星

  随着现代科技的进步,"用电磁炮发射卫星"这一科幻作品中的情节,可能真的要从故事中走进现实了。

  近日,中国工程院院士、动力与电气工程专家,马伟明教授在2016年公开发表的论文显示,中国方面目前正在研究如何利用电磁发射技术实现空间物资快速投送和小型卫星等航天器的快速发射。

  文章认为,电磁发射成本低、操控安全、适应性强、能量释放易于控制、可重复快速发射等优点,为快速、低成本地向太空投送小卫星和物资提供了新的思路。

  无独有偶,2016年10月号的《国防科技工业》刊登了中国航天科工集团副总经理刘石泉的文章,这篇文章披露了用"地面大型电磁弹射系统"发射的电推火箭"羽舟"和液体运载火箭"轻舟"。文章还称,计划2020年完成电磁发射演示系统建设及原理验证试验。

  这些报道的公开,表明中国科研部门正在进行用电磁弹射系统发射卫星的技术攻关,如果一切顺利,在不远的将来我们将可以看到中国用电磁弹射技术将卫星发射到太空。

  尽管国内关于电磁发射系统的公开资料比较少,但随着中国相关科技的不断发展、生产工艺的改进和新材料的突破,相关项目的进展已经远超外界的猜测。比如中国海军工程大学在其电力集成创新团队的介绍中,就曾提及,电磁发射系统"已应用于舰船、电磁能武器、卫星推射等领域"。显然,这也从侧面证实了中国利用电磁发射火箭项目并非是"痴人说梦"。

  军事专家认为,利用其加速性能好和射弹质量范围大的特点,电磁炮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,这不但能有效减小约一个数量级的运载火箭的质量,降低发射成本,而且能减少环境污染。

  尤其是如果用电磁炮发射采用微纳米技术的、体积和重量都比常规卫星小很多的"纳卫星",除了人力和成本远远低于运载火箭发射或航天飞机运送外,还能解决发射复杂性和及时性问题,大大提高发射成功率和缩短发射进程,这对于军事上尤为重要,十分有利于实现战时卫星组网或补网,满足建立以及维护和保障天基信息系统的需要。

  根据公开资料显示,电磁炮等电磁发射技术在电源小型化、发射器长寿命、发射载荷抗过载等方面仍然存在很多的技术难点。但据外国媒体报道,最近几年,随着中国在电磁推进技术的个空前突破以及新材料的发展和应用,很多过去在电磁炮前进道路上曾经难以逾越的障碍正在被逐一克服。

  特别是以解放军海军工程大学教授马伟明在舰船新型集成化发电技术和电磁发射技术领域,破解了一系列世界级科技难题,推进了中国电磁能武器装备的跨越式发展。

  此外,俄罗斯《观点报》2016年7月报道称,俄罗斯科学院高温联合研究所工程师12日在莫斯科郊外首次试验自行研发的电磁轨道炮加速器,让弹丸达到第一宇宙速度。

  俄科学院代表称,俄罗斯科学家成功将磁轨炮中的"弹丸"加速至11公里/秒,这样的速度足以克服地球引力,但距离进入太空还差一点。