电磁炮,动能为王

1、电磁炮 ,动能为王有一种炮，能把一个“铁坨坨”扔到方，并且把一栋大厦夷为平地。400 公里远的地有一种炮，能用一个鸡蛋那么重的弹丸轻松打穿2 公分半厚的钢板。有一种炮，它发射的炮弹拥有第一宇宙速度，可以像洲际导弹那样穿出大气层，再人大气层，在势能和动能之间来回切换。这不是科幻，这是美国陆军实验室制造的“超现实” 。而根据英国军事专家的预测，再等十年，我们就能看到安装这种主炮的全电驱逐舰向视距外目标开火，就能看到安装这种主炮的新型坦克用它撕裂对手的复合装甲。这就是电磁炮，动能为王。我们正生活在电磁炮时代来临的前夜。用电的“巴黎大炮”1918 年 3 月 23 日 7 时 20 分，巴黎市民被一阵

2、巨响惊醒了。这地动山摇的声响伴随着滚滚浓烟，每隔15-20 分钟就在塞纳河畔响起，一直持续到下午。整个巴黎人心惶惶，人们并不知道，给他们送来死亡的是一门超级火炮。这就是战争史上赫赫有名的“巴黎大炮”。“巴黎大炮”没有改变战争的结局，但这并不妨碍它成为身管火炮发展史上的里程碑。36 米长的身管， 172 的长径比， 375 吨的全重，“巴黎大炮”付出了机动性与可靠性的沉重代价摸到了化学能火炮射程的极限。90 年后， 2008 年 1 月 1 日上午，美国海军达尔格伦水面作战研究中心， 一门试验型号的电磁把炮弹以7 倍音速 (约每秒 2500 米 )“扔”了出去，炮口动能高达创记录的 10.68

3、兆焦耳。根据计算，炮弹将在发射后一分钟内穿出大气层，4 分钟后再人大气层， 以 5 倍音速击中近400 公里外的目标。电磁线圈轻松突破了高能发射药所无法企及的火炮射程天花板。 7 倍音速意味着什么?比传说中的“曙光女神”高超音速侦察机更快，差不多是目前各国制式155 毫米榴弹炮炮口初速的两倍。 在古龙的武侠小说里， 有这么一句话：“有招皆可破，唯快不破” ，电磁炮就是唯快不破的明日战争利器。万能武器电磁炮简直就是天生的“万能武器”，且不说它利用电磁力所做的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性。单单它的多用途，就足以让其他武器汗颜。超高的炮口动能意味着更快的速度

4、和末端存速，动能是击碎坦克装甲的最好武器。 尤马靶场的试验证明， 质量仅 50 克、速度为 3 公里 / 秒的炮弹，可穿透 25.4 毫米厚的装甲。如果换成质量更大的长杆穿甲弹呢 ?计算机模拟已经证明，电磁炮对复合装甲和反应装甲的穿透力几乎“无解” 。主战坦克的噩梦就要开始了。超远射程使电磁炮成为曲射压制火炮的最佳选择。 400 公里的射程加上全程计算机控制，以及制导套件赋予的高精度足以使地面炮兵成为真正的“超视距火力支援者”。电磁炮的高初速还使他成为反导武器的天然候选，尤其是考虑到它与“爱国者”相比成本是如此的低廉。一旦装载在天基平台上，那“天网”就不会只是一个美好的愿望。美军认为可用电磁炮

5、代替高射武器和防空导弹遂行防空任务。他们正在研制长 7.5 米、发射速度为 500 发 / 分、射程达几十公里的电磁炮，准备替代舰上的“密集阵”防空系统。电磁编年史19 世纪，英国科学家法拉第发现，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上会产生电流，而如果给位于磁场中的导线通电，则这根导线将会受到一个力的推动。这就是著名的法拉第电磁感应定律。今天，那些在尤马靶场实验电磁炮的美国科学家要感谢法拉第。1845 年，曾有人绕制了一些线圈， 利用线圈的电磁力将一根金属棒射出了近 20 米远。 1901 年，挪威奥斯陆大学的克里斯廷 ?伯克兰教授制造出了世界上第一台电磁发射器，他制造的电磁炮能够将1

6、0 公斤的铁制炮弹加速到80 100米/ 秒。但受制于当时的技术水平， 他无法得到强大的脉冲电源，研究最终被放弃。1944 年，德国的汉斯勒博士研制出长2 米、口径20 毫米的轨道炮， 能把重 10 克的圆柱体铝弹丸加速到1.08 千米 /秒，1945 年他又将 2 门炮串联起来， 使炮弹初速达到了1.21千米 / 秒。二战期间，日本也研究过感应加速式电磁炮。上世纪 60 年代，美国和澳大利亚的科学家发现，通过瞬间释放高速旋转的飞轮所蕴含的能量，可以获得电磁炮所需的脉冲电源，电磁炮的研究和发展出现了契机。电磁炮真正取得实质性进展是70 年代的事。澳大利亚国立大学首次成功地将3.3 克的弹体加速

7、到5.9 千米 / 秒。1980年，美国的研究人员在威斯汀?豪斯研究和发展中心用电磁炮成功地发射了一颗质量为317 克的弹丸，速度达到了4.2 千米 / 秒。1982 年，澳大利亚人又制成一门威力更大的电磁炮， 把 2.2 克的弹体加速到10 千米 / 秒，远超常规火炮。1987 年，美国还研制成“雷电”电磁炮，将弹丸加速到6 千米 / 秒。90 年代，美国又研制成功机动型的多发电磁炮和反战术导弹电磁炮。目前，舰载、 (坦克 )车载电磁炮都已进入试验阶段。包括中国在内的一些国家都在进行电磁炮的研发。电磁海军电磁炮的研究在多个国家同时铺开，但我们必须承认，最接近实用的仍然是美国。美军的电磁炮在两

8、个项目框架内展开，一是海军的全电驱逐舰项目；一是陆军的 FCS未来作战系统。美国海军经常对一些人们认为是陆军和空军的武器研制项目大力掺和，比如无人机，比如电磁炮。随着苏联的解体，美国海军越来越像一支对岸海军，火力投射和压制是衡量其作战成果的重要内容。电磁炮在遂行对岸火力投射方面的优势显而易见，它可以将美国海军目前 117 公里的舰炮打击范围扩展到 400 公里，加上精度可观，几乎能让“战术战斧”陷于半失业状态。同时电磁炮不需要火药和其它含能爆炸物，提高了舰只的安全，并减少后勤保障的费用。最后，DDG-1000 综合电力系统舰也为电磁炮的研究打开方便之门。DDG-1000 的额定电功率为80 兆

9、瓦，足以维持15 30 兆瓦的轨道炮 612 发/ 分钟的射速。 美国海军对电磁炮项目的兴趣也就不难理解了。2001 年 11 月，美海军高技术研究所通过参数研究和建模活动取得了新型电磁轨道炮系统的主要性能参数，还评估了脉冲形成网络(PFN)能够产生弹丸所需要的初始动能和速度。2003 年 4 月，美海军在苏格兰柯尔库布里都成功完成90 毫米口径电磁炮的海上演示验证试验。此次试验是美海军海上系统司令部与英国奎奈蒂克公司电磁炮工厂共同完成。包括罗伯特 ?耐特上将及海军研究局局长杰伊?科恩少将在内的诸多美国海军高级官员到场观看了试验。这是为海军火力改革和转变新一代舰炮海军水面作战舰艇的角色而发展的

10、电能武器所迈出的关键一步。2007 年 1 月 16 日，美国海军研究办公室(ONR)在弗吉尼亚州海军水面作战中心达尔格伦分部举行新型电磁装置交付仪式。美海军没有采用剪刀剪彩这一传统的做法，而是用一门 90 毫米口径的试验型电磁炮发射1 发高速炮弹穿透了仪式彩带。这再一次证实美海军对高能电磁轨道炮充满信心。美海军研究办公室计划在2010 财年底进行32 兆焦耳发射装置炮管的100 发射击展示和32 兆焦耳先进炮管密封状况展示。海军海上系统司令部可以在 2015 财年对电磁轨道炮进行全方位的研究和发展。 64 兆焦耳的电磁轨道炮的战术系统的海上展示将会在 2016 财年进行，并有望在 2020-

11、25 年装备。相比美国海军的强力支持，陆军的情况则要晦暗得多。电磁炮原本就只是美国陆军未来战斗系统压制火炮系统的远期验证研究计划，陆军的注意力更多的集中在用“十字军战士”榴弹炮替代早已老化的 M 109。在整个“十字军战士”项目都因为经费紧张被欢掉之后，尽管美国陆军仍希望在 2020 年为主战坦克装上电磁主炮，但在金融风暴的影响下陆军电热化学炮项目的前景实在很难预料。45000g，不可承受之重电磁炮正面临着从技术可行性研究到实用化过渡的关键阶段，从理论上的明日之星到硝烟中的战场皇后，电磁炮还要翻过几座大山。首先是电能供应，这是电磁炮存在的前提。尽管脉冲电源的小型化已经取得了重大进展，战舰体积的

12、平台已经足以支持电磁炮发威，但要将它安装到更小的平台上譬如主战坦克，譬如防空炮乃至武装直升机电源体积还要压缩。美国得克萨斯大学机电中心发明的补偿交流脉冲发电机(CPA)是目前公认的相对有实用价值的电磁炮电源。它采用飞轮以机械形式储存部分能量，其储能密度可高达135 兆焦 / 立方米，若想减轻重量和减小体积的话，CPA的飞轮转速还需要提高很多。实战用电磁炮的轨道与实验室里体积庞大的固定发射轨道的不同之处在于有严格的重量限制。电磁轨道炮的轨道是复合材料，对轨道材料要求严格，不仅要有足够的强度和刚度，还要具有承受 300 400 万安培强大的电流而不致损坏的性能。由于电磁炮射程已经可以达到400 公里，地球曲率的影响迫使电磁炮必须进行空气动力学的校正，炮弹在飞行途中也必须进行卫星中继制导。这也意味着电磁炮的炮弹实际上是一枚“灵巧炮弹” ，制导套件必须存在，而这些灵敏的电子器件将要在膛口经受高达45000g 的重力加速度的考验。最