各国为何争相研制电磁炮?其发展到什么程度了?

科普中国-军事科技前沿 2020-11-20 00:33:06

经常看到媒体上讲电磁炮很厉害,想问一下电磁炮到底厉害在哪儿,现在发展到了什么程度,中国的电磁炮水平又是如何?

电磁炮是指以电磁力发射超高速炮弹并以其巨大动能毁伤目标的新型动能武器系统。传统火炮利用火药燃气压力等化学能,抛射弹丸。电磁炮与之相比,是利用电磁力而非化学能,因此有很多优点。

▲ 2008年1月31日,美国海军电磁轨道炮发射试验情景

首先是,没有能量消耗于推进火药燃气(传统火炮发射时,弹丸要高速前进,火药燃气也得高速前进),能量利用率高,能突破传统火炮的初速限制,达到极高的初速,射程远(很容易达到100千米以上)。其次是电能可由柴油机机、核反应堆等任何初级能源来产生;射击时无声响、无烟雾、无炮口火焰,具有良好的射击隐蔽性;可根据目标的性质和距离,选择和调节电能,效率较高;发射过程可全部由计算机控制,发射稳定性好,更易实现高精度。因此,电磁炮被认为是未来的新型武器系统,将会引起火炮技术的革命。

电磁炮按照原理可分为线圈炮、轨道炮和重接炮。其中线圈炮是发展最早的电磁炮样式,由固定线圈和弹丸线圈组成。固定线圈相当于炮管,通电后会形成运动磁场,并在弹丸线圈中产生感应电流。线圈炮就是利用磁场和感应电流相互作用的电磁力,加速弹丸线圈,使炮弹高速射出。

轨道炮的结构相对简单,由导轨、发射组件、供电系统和控制系统组成。轨道是平行放置的两条,贯穿火炮身管,发射组件由弹丸、轻型弹托及推进板组成,与导电电枢一起置于两条轨道之间,由弹托固定弹丸,以脉冲形成网络、电容器组或旋转机械装置提供发射所需的电能。脉冲形成网络向其中一条轨道通电,电流经导体电枢流向另一条轨道,从而在两条轨道周围分别产生一个垂直于轨道的强磁场以及一个与电流反方向的作用力。磁场与流经电枢的电流相互作用,产生沿炮管轴向的洛仑兹力,把发射组件和电枢沿轨道加速到超高速。当发射组件离开炮口时,弹托、电枢及推进板与弹丸脱离,弹丸开始向目标飞行。最早的电磁轨道炮是由法国人维勒鲁伯于1920年发明的。由于结构相对简单,易于实现,所以轨道炮成为目前电磁炮发展的重点。

▲ BAE系统公司地面和武器装备分部研制的电磁轨道炮样炮

重接炮是电磁炮的最新发展形式,是一种多级加速的无接触式电磁发射装置。重接炮没有炮管,它要求弹丸在进入重接炮之前有一定的初速度。其工作原理是利用两个磁场重新接合而发射物体的。当两个磁场相互作用并扩大成一个容积或一个新的磁场结构时,弹丸被高速向前推进。由于重接炮是一种无管炮,不存在过热和烧蚀问题,因而被认为是未来天基超高速电磁炮的雏形。

自上世纪80年代以来,美国、苏/俄、英国、法国、中国、日本、以色列、德国、荷兰、丹麦等国相继建立了实验室,投入大量人力财力进行研究,使电磁轨道炮技术取得了长足发展,其中美国处于电磁轨道炮技术发展的领先地位。

美军是在2005年8月开始正式立项研制电磁轨道炮。根据美军公开资料显示,舰载电磁炮原型炮的炮口初速为2500米/秒,发射的弹丸能以5马赫的速度打击目标,射速超过6发/分。由于弹丸动能巨大,因此舰载电磁炮的杀伤效果是现有舰炮的3~5倍,最大射程能够达到数百千米。美国海军希望在2030年之前,让舰载电磁轨道炮的炮口动能达到64兆焦,射程最远达到321千米,以取代155毫米“先进舰炮系统”。据美国媒体报道,“朱姆·沃尔特”级驱逐舰的三号舰“林登·B·约翰逊”号将率先换装电磁轨道炮。

中国的电磁轨道炮没有公开报道,但是媒体报道过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,而且马伟明率领的创新科研团队还用10余年时间在电磁发射技术领域取得集群式突破,不仅实现了与世界最强国家在该领域的同步发展,而且多项技术属国际首创。由此可见,中国在电磁发射技术方面是很强的。

石宏:《舰载武器》执行主编,从事军事编辑和防务研究工作20年,在国内众多媒体上发表过大量防务文章,并受聘为深圳卫视特约评论员、南方防务智库顾问、云南财经大学国际工商学院一带一路国际问题研究中心特聘研究员。著有《日本军情》、《韩国军情报道》。

出品:科普中国

监制:光明网科普事业部 《兵器知识》杂志社

作者:石 宏

策划:金 赫

电磁炮,石宏

免责声明:市场有风险,选择需谨慎!此文仅供参考,不作买卖依据。