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央视曝光一款新型国产电磁炮?这个领域中国发展到底如何?

文章出处:未知 │ 网站编辑:admin │ 发表时间:2021-11-13

html模版央视曝光一款新型国产电磁炮?这个领域中国发展到底如何?

原创2021-11-04 10:24?军武次位面

原创 血刃 军武次位面

国产电磁炮发射!!!

今年11月1日,央视军事实地报道了一种新型消防用电磁炮发射的新闻,该炮口径约为100毫米,以中型货车作为底盘,看起来和普通的迫击炮有些近似。这门电磁炮发射灭火弹时,几乎没有任何声响和火光,后坐力也不大,甚至灭火弹抵达目标区域时,很多人都没反应过来。

▲消防用电磁炮充分实现了装置小型化

据报道,该炮由航天科工二院研发,由于该院此前一直以航天发射以及发射控制著称,因此一系列技术也顺利地用于电磁炮开发。此信息一经公布,国内不少人都开始各种猜测,但是有些人过于高估了该炮的性能和意义。

从客观而言,这门森林消防用电磁炮属于民用的低端型号,从视频中炮弹的初速看,性能基本与大口径迫击炮差不多,便捷性上反而还不如迫击炮,和真正意义上的电磁炮还有很大区别。

▲以前陆军勤务学院的几个学员造过一把电磁步枪

中国电磁炮的发展起源于上世纪80年代,当时的中国工程物理研究院下属的流体物理研究所在极为有限的技术基础上通过摸索,研发出国内首款电磁炮的实验装置,总体水平与美国相差巨大。然而到了今天,中国电磁炮发展却逐渐走在了美国的前面。

跨时代武器的技术理念竟起源于清末

早在19世纪后期,挪威科学家伯克兰就率先提出电磁发射装置概念,并在随后的近20年时间里坚持不懈,因此还获得了三项技术专利;到了一战时期,法国科学家又深入研究了轨道炮的技术。

▲挪威科学家在1901年的成就意义非凡

1901年,当清政府被迫和八国联军签订《辛丑条约》时,伯克兰就已推出了世界首款电磁线圈发射器,试验中该装置可以把0.5公斤重的弹丸加速到50米每秒。这一消息震惊了世界,也被中国当时关注列强技术的有识之士看到,其中陆士谔还在他的作品《新中国》中架空未来中国海军的战舰将配备该炮。当然,这种脑洞即使在国内也被视为疯癫梦呓,国外对待陆士谔的作品是什么态度,更是不言自明。

▲陆士谔的梦想已经在新中国成为现实

从技术角度看,总统娱乐场,电磁炮走向成熟的确面临较多难关,例如电容装置储电不足、导轨强度和接触性无法保证、火炮身管内难以刻膛线(精度无法保证)等问题,这其中任何一种技术要想取得本质进步,都免不了巨额投入。迄今为止,这些技术中依旧有不少亟待完善,更不要说在百多年前,所以当时主要的列强也大多将其视为华而不实且天马行空的事物。

▲清末的陆士谔在作品中不经意预测了未来的中国电磁炮

为何要发展电磁炮,它有什么特点

近百年来,世界各国身管火炮以化学燃料炮为主,然而这种技术几乎面临再难以突破的瓶颈,例如最大射程和初速。二战后配备大口径主炮的战列舰之所以退役,除了航母舰载机的崛起外,它们的主炮在命中率和射程上也远无法和新出现的制导武器相比,而且一般火炮如果不使用次口径技术,弹丸发射速度就很难突破1.5千米每秒,即使今天美军的增程弹药也不过将其射程提高到100千米关口。

▲增程弹的射程提升幅度难以与电磁炮相比

然而次口径也意味着弹丸重量随之降低,这可谓一把双刃剑,所以即使是增程弹和次口径技术,也无法从根本上解决火炮面临的发展困境。随着各国导弹种类覆盖多个距离范围,打击精度和威力进步非凡,而且察打一体无人机也逐渐在战场上大显身手,火炮的地位就愈发尴尬,甚至有人断定曾有着漫长历史的火炮将迎来自己的寒冬,但就在这种两难抉择中,电磁炮就成为传统火炮面对导弹时最主要的一张竞争底牌。

当今最有发展潜力的当属电磁轨道炮,它的主要部分包括导轨、电枢和电源,其导轨是一组平行的金属轨道,由高强度材料制成,镶嵌在同样材料制成的绝缘筒内,专门用于传导高强度电流。而电枢的材料则是等离子或其他导电金属,它位于两条金属轨道之间,会带着其前端的炮弹一起在导轨之间运动。

▲电磁炮将让火炮性能实现质的飞跃

当火炮发射时,电流就会沿着其中一条导轨流经电枢,再从另一条回流,最终形成闭合回路。由于电流经过平行导轨时,巨大磁场会在瞬间产生,而这个磁场本身则会和流经电枢的电流形成相互作用,最终推动电枢和炮弹一起沿着导轨瞬间加速,进而获得很大的出膛速度。根据研究,未来较大型电磁炮的弹丸运行速度甚至可能达到5马赫,这几乎相当于一些导弹的末段冲刺速度!

比起传统火炮,电磁炮的优势无可撼动

相对于传统火炮,电磁炮在技术上实现了质的飞跃。第一,电磁炮的弹丸飞行速度堪比部分弹道导弹,所以无论弹丸本身侧重动能破坏,还是爆炸破坏,以如此之快的速度冲击目标的瞬间就足以带来致命破坏效果。2018年中国测试了一种全长33米的超大型电磁炮,据称该炮可以同时击穿10米厚混凝土靶标以及多层装甲板!毫无疑问,传统火炮很难达到这种惊人的效果。

▲借助超快的弹丸飞行速度,电磁炮的威力十分惊人

第二,电磁炮在射程上极其出色,甚至可能达到300千米以上。早在冷兵器时代,谁的攻击范围具有优势,那么谁的胜算也就更大。到火药热兵器乃至制导武器时代,射程更是军备竞赛双方竭力追求的。而电磁炮几乎接近部分导弹的射程,足以碾压传统的化学能武器,对地面部队和海军舰艇而言,在配备电磁炮时即可尽量拉大和敌人的距离,并在同时有效快速打击敌人。

第三,电磁炮有着很大的通用性。由于电磁炮的弹丸速度以及射程优势,这就使其接近真正意义的战场多面手,面对不同型号和距离的目标时,电磁轨道可以根据需要调节电能高低进而控制打击参数和方向。虽然现在的地面防空作战以S-400一类地空导弹系统为主,但导弹容易被干扰以及相对价格偏高也是其弱点,此时电磁炮就很可能作为地空导弹的补充手段,在远距离拦截空中目标。非但如此,电磁炮理论上还能拦截120-500千米外助推段的弹道导弹!

▲现有的反炮兵雷达面对电磁炮时难免力不从心

第四,电磁炮有“廉价”属性。早在冷战时期,美军在研究战舰对地支援和对海打击时就发现舰炮和反舰/巡航导弹之间存在火力空白段,一方面传统舰炮射程有限,另一方面导弹价格太贵而且单舰携带量有限,而且在交战区域进行海上补给不但困难而且有很大安全隐患。

相比之下,电磁炮的炮弹在保持攻击范围和破坏力的同时兼顾了弹药携带量,而且还能省略发射药和炮弹壳,进一步压缩了成本,而且也没有传统火炮的炸膛隐患。所以电磁炮虽然表面上比同等传统火炮昂贵几倍,但总体上的成本节省却显而易见。

第五,成熟化后的电磁炮在生存性方面有很大优势。此前提到,近日亮相的国产电磁炮发射时并无明显的炮口焰和响动,这也是未来军用电磁炮的衡量标准。在反炮兵作战中,红外、电子以及无人机必然会将发射焰火等线索作为锁定敌发射阵地的渠道,而电磁炮不但可以在尽量远离敌人时发动攻击,而且自身“低调”的特性无疑也大大降低了被锁定的可能性。此外由于电磁炮从行军到进入发射状态几乎可以一气呵成,省略了传统火炮转换状态甚至专门部署阵地的时间,对方的反炮兵作战就很难正常进行。

▲电磁炮上舰,神盾舰的攻击力也会得到放大外挂

先行者优势不再,美国失算了

与高超音速导弹一样,现代电磁炮技术也是在美国奠基的。1958年时美国的阿拉莫斯实验室进行了等离子体电枢的轨道测试,但难以解决的材料过热却制约了其发展。1977年澳大利亚国立大学的试验电磁轨道发射装置成功地让3克聚碳酸酯弹在5米轨道上加速到6千米每秒,美国的研究也因此获得巨大助力,为此美国国防部还迅速成立了电磁轨道炮研究委员会和技术小组,并在1984年专门让陆军反坦克电磁炮立项。到冷战结束时,美国电磁炮技术开始在多个领域取得了突破性进展。

▲美国电磁炮依旧存在重量过大等问题

冷战结束让美国电磁炮研发预算大幅下降,但思维开始偏向从海到陆的美国海军却认为军舰空间足以满足电磁炮的相关设备,而电磁炮也正好迎合了后冷战时代的战略,所以电磁武器动能提升和小型化也成了美国海军最大的技术课题之一。

2001年底,美国海军制定了十年发展计划,2008年,通用原子公司的电容器电源协助BAE公司的电磁轨道炮,成功地让3.4公斤弹丸达到了10.8MJ的动能;2011年,新型电磁炮弹药也逐步成型。在这一过程中,初速不低于7马赫,最大射程达到400千米最终成为了美军的招标指数。

上述两家企业得到美国海军的新合同后,美国电磁炮也开始解决紧凑性问题,自2010年开始,美军开始在戴尔格伦海军武器试验场多次测试了样炮,该项目在2012年初正式宣布成功,而火力持续性改进问题也被美军提上日程。

2014年,美军计划以一艘战舰搭载两大企业联合推出的样炮,但由于种种问题,该项目被推迟到了2016年。就在这一年,美军双航母编队在南海遭到解放军“实力劝退”,此事极大刺激了美国,舰队反导技术开始得到空前重视,而电磁炮发展更是快马加鞭。

▲2016年以后,美国海军加大了电磁炮研发投入

美国技术人员在2016年表示,如果测试版电磁炮配备了制导电子单元等智能系统,就可以自主编程并实现和遥感测量数据链的实时互动,而电磁炮自身的发射器、超高速弹药、高功率电源以及舰艇容纳技术都得到了实质性发展,而且美军现有水面舰艇的能源也能够满足其需求。在2017年的测试中,美军电磁炮可以达到5-10发每分钟的射速,弹丸飞行速度也达到了设计要求。根据最初的要求,外观科幻的朱姆沃尔特级可以搭载2门电磁炮,其炮口动能约为32MJ,每门炮的射速可达12发每分。

然而美国的如意算盘还是打早了,由于朱姆沃尔特级成本不断飙升而且技术问题不断,因此这种战舰的大部分建造计划由此落空,而由于尺寸重量控制以及兼容度发展不甚理想,少量完工的朱姆沃尔特级也最终无缘电磁炮。从美国电磁炮本身来看,其体量控制,可靠性,智能识别以及火控系统和数据链的契合度等问题也一直存在,所以即便按照最乐观的估测,美国海军也无法早于2025年配备初步实用化的电磁炮。

▲预定配备电磁炮的朱姆沃尔特级驱逐舰本身都差点彻底不保

后来者居上,中国电磁炮还能发射卫星

2016年,中国工程院院士马伟明教授发表一篇论文,表示中国已开始研究利用电磁发射技术实现空间物资快速投放,并将其运用到小型特种卫星的低轨道快速发射中。该论文表示:电磁发射成本较低、操控安全、适应性强、能量控制便利,可以重复快速完成作业。

而同一年的《国防科技工业》也刊登了中国航天科工集团的论文,该论文称地面大型电磁弹射系统可以发射电推火箭和液体运载火箭。另据中国海军工程大学介绍,国产电磁发射系统已可以用于舰艇、电磁能武器和卫星技术。

▲直到上世纪80年代,中国电磁炮研发才取得实质性进展

2018年初,936号坦克登陆舰成为了关注焦点,因为它的前甲板赫然出现了巨大炮塔和身管,同时多个大型集装箱舱和数条大型电缆也赫然可见。毫无疑问,936号成了一艘大口径电磁炮试验舰。同时,南京理工大学团队也成为中国海军工程大学外第二个专门研发电磁炮的国内技术团队。2020年8月,中国造船集团704所开始将新型20兆瓦的涡轮发电机整合到海军最新型战舰上,这种发电机在同等条件下发电效率据称达到欧美同类产品的三倍!

不难发现,中国近年来在生产工艺和新材料领域的突破,极大推动了电磁炮的发展,所以电源小型化、发射器寿命、发射载荷承受等问题的解决自然不再遥不可及。研究证明,电磁炮的特性可使其具备发射洲际导弹或卫星,这不但降低了成本,而且还减少了污染。

特别是发射微纳米技术的特殊卫星时,可以大大提升成功率并极大缩短发射进程,成本上远比运载火箭和航天飞机更低。在战争中,这种方式可以最大限度实现卫星组成严密网络和补充空白,最终促使天基信息系统的进一步完善。

▲由于和电磁炮结缘,因此936号登陆舰很快成为新闻焦点

成为全世界最早上舰的电磁炮

从704所的整合工作对象来看,055级万吨大驱很可能就是受益者,这种战舰的整体发电量甚至由此实现数倍提升。神盾舰发射单元为数十到120之间不等,而导弹数量的制约也会影响到跨海登陆作战中对敌抗登陆要塞的压制。

▲说不定未来055改进型就可以安装电磁炮

但一艘大型神盾舰甚至可能携带数百枚电磁炮弹药,即使只有半数用于破坏敌工事,效果也不容小觑,毕竟以对手的能力,根本无法搞出能防御舰载电磁炮的要塞。而电磁炮的射程优势,又可以让中国舰队在绝对安全范围内实现攻击,进而以最小的代价扫清登陆部队面临的障碍。

在美国电磁炮技术打下基础并一度快速发展时,这种武器曾被中国视为遥不可及;然而到了今天,中国却逐渐在该领域直接反超了对手,以至于可能早于美国实现舰载电磁炮的实用化和普及化。然而我们也必须清醒地看到,同样强烈的刚需也会刺激依旧有着深厚技术底蕴的对手继续在该领域发起冲击,所以电磁炮领域的竞赛,才刚刚开始。

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