电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器.与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力,其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程.因而引起了世界各国军事家们的关注.自80年代初期以来,电磁炮在未来武器的发展计划中,已成为越来越重要的部分.
一、电磁炮的结构和原理
电磁炮听起来很神秘,其实它的结构和原理很简单.电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统,它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成.目前,国外所研制的电磁炮,根据结构和原理的不同,可分为以下几种类型:
(一)线圈炮:线圈炮又称交流同轴线圈炮.它是电磁炮的最早形式,由加速线圈和弹丸线圈构成.根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的.加速线圈固定在炮管中,当它通入交变电流时,产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流.感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用,产生洛仑兹力,使弹丸加速运动并发射出去.
(二)轨道炮:轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去.它由两条平行的长直导轨组成,导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸.当两轨接人电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另一导轨流回时,在两导轨平面间产生强磁场,通电流的滑块在安培力的作用下,弹丸会以很大的速度射出,这就是轨道炮的发射原理.
(三)电热炮:电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮,其结构也有多种形式.最简单的一种是采用一般的炮管,管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极,燃烧器安装在炮后膛的末端.当等离子体燃烧器两极间加上高压时,会产生一道电弧,使放在两极间的等离子体生成材料(如聚乙烯)蒸发.蒸发后的材料变成过热的高压等离子体,从而使弹丸加速.
(四)重接炮:重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置,没有炮管,但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度.其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置,之间有间隙.长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用,穿过间隙在其中加速前进.重接炮是电磁炮的最新发展形式.
二、电磁炮的特点及用途
电磁泡与常规火炮相比,有以下特点:
电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量,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.电磁炮可根据目标的性质和距离,调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程.
电磁炮没有圆形炮管,弹丸体积小,重量轻,使其在飞行时的空气阻力很小,因而电磁炮的发射稳定性好,初速度高,射程远.由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制,弹头又装有激光制导或其他制导装置,所以具有很高的射击精度.
从发射能量的成本来看,常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元,而电磁炮只需01美元.而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置,故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便.
电磁炮作为发展中的高技术兵器,其军事用途十分广泛.
(一)用于天基反导系统:电磁炮由于初速度极高,可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹,还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹.因此,在美国的“星球大战”计划中,电磁轨道炮成为一项主要研究的任务.
(二)用于防空系统:美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务.美国正在研制长75米、发射速度为500发/分、射程达几十千米的电磁炮,准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”.用它不仅能打击临空的各种飞机,还能在远距离拦截空对舰导弹.英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮.
(三)用于反装甲武器:美国的打靶试验证明,电磁炮是对付坦克装甲的有效手段.发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹,可穿透254mm厚的装甲.有关资料还报道,用一种电磁炮做试验,完全可以穿透模拟的T-72、T-80坦克的装甲厚度.由此可见,电磁炮具有很强的穿透能力,是非常优良的反装甲武器.
(四)用于改装常规火炮:随着电磁发射技术的发展,在普通火炮的炮口加装电磁加速系统,可大大提高火炮的射程.美国利用这一技术,已将火炮射程加大到150km.
电磁轨道炮一直是一个充满了科幻色彩的新型武器,从问世之日起就一直倍受关注,而中国的电磁炮研制进展更是让大家吃惊。要知道,美国已经投入了5亿美元,花了大量的时间,至今尚未研制成功这种武器。而中国之前从来没有传出研制电磁炮的消息,而第一次曝光的消息就是电磁炮进行测试阶段。而近日,更是有一个重大消息曝光,让全世界都为之吃惊。
据媒体报道,近日,中国的"海洋山"号坦克登陆舰已经携带着电磁轨道炮离开了船厂,进行海上试射作业,也是这次曝光,终于让翘首以待的军迷们看到了我国电磁轨道炮的庐山真面目。从照片中我们可以看出,电磁轨道炮的炮塔安装在舰艏舰载航空炮的位置,而且我们能够看出这完全就是一个原型炮,和美国所谓的工程样炮完全不是一个档次。这次海洋山号坦克登陆舰出厂进行试射,证明了我国电磁轨道炮离实战化不远了。
为什么这次行动让军迷们这么激动,美国从上个世纪开始研制电磁轨道炮,到现在已经有了几十年时间,投入了5亿美元进行研究,研究的成果就是在陆地上进行了炮弹试射,到现在都没有真正的将电磁轨道炮装备到舰艇上。而中国电磁轨道炮第一次曝光的消息就是在舰船上试射,第二次就已经出海进行试射了。这次曝光的照片已经证明了中国将会成为世界上第一个拥有舰载电磁轨道炮的国家了,这也是对大肆吹捧自己的电磁炮的美国一个狠狠的打脸。
电磁轨道炮是一种利用电磁发射技术进行攻击的武器,它和传统大炮最大的区别就是火药燃气压力作用不同,电磁轨道炮利用的是电磁系统中电磁场的作用,比一般的火炮射程更远,火力更猛。而电磁炮设计的难点不在于火力,而是供电问题,要知道在陆地上设计电磁炮不难,难就难在它耗电巨大,而战舰上本来就电力不足。中国电磁炮能够上舰,完全就是我国马院士研制的综合电力系统发挥了大的作用,而美国电磁炮至今没有上舰就是因为战舰供电问题没有解决。
中国科研人员多年如一日,不声不响的埋头苦干,为我国军工事业增添了浓墨重彩的一笔。电磁炮的曝光,比歼20问世还要震撼,国人都振奋了!它的出现意味着中国已经在电磁炮领域领先世界,成为全球第一。未来中国电磁轨道炮将会成为我国海军的保护罩,看谁还敢接近我国战舰!
轨道炮由法国人维勒鲁伯于1920年发明。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108公里/秒;1945年他又将2门轨道炮串联起来,使炮弹速达到了121公里/秒。
二战期间,日本也研究过感应加速式电磁炮,并把2千克的弹丸加速到335米/秒。但由于材料和电力等关键问题无法解决,电磁炮的研究陷入瓶颈。
1978年,澳大利亚国立大学物理学家理查德•马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的轨道炮将质量33克的塑料弹丸以5900米/秒的高速发射成功的突破性进展。美国海军将轨道炮作为其三大重点开发项目之一,计划从2018年开始装备未来的电磁轨道炮对陆攻击驱逐舰。
一艘大型驱逐舰获得了300公里外敌军指挥部的位置坐标,不过它并没有发射价值一百万美元的战斧巡航导弹来摧毁目标,而是从炮管的超导电磁轨道中发射出一枚长约一米,重约20千克的炮弹,这种炮弹的动力来源既非火药,也不是燃料,而是来自军舰发动机为大炮注入的电能,炮弹以超过7倍音速的速度脱膛而出,飞出了地球大气层,接着又在卫星的指引下重返大气层,笔直冲向目标,它那令人难以置信的速度使它拥有足够的动能让目标在瞬间灰飞烟灭。
普通舰炮的射程只有20千米,而且准确度很差,巡航导弹的有效射程虽然超过了300千米,但它们造价昂贵,而且一艘舰艇最多只能携带70枚,由于无法在海上装卸,补充时还必须返回港口。
电磁轨道炮则以射程远、成本低、运输以及补充便利等多项优势而被美国国防部寄予厚望。电磁轨道炮甚至还被美国陆军看成是2020年后陆军战车主要武器的候选技术方案。
不过电磁发射在技术上的研究工作可能还要持续20多年,因为目前还没有哪艘军舰能产生并且储存开炮所需的电能。在过去,驱逐舰上90%的能量都用于供给推进系统。除此之外,面临的挑战还包括:确保准确命中目标的高精度控制技术,炮弹对巨大加速度的承受能力等。
由于距离目标超过了300千米,所以这种炮不能像普通枪管一样去瞄准,而需要空气动力学的校正,炮弹到了空中也必须由来自卫星的指令对其运行方向进行修正。同时,炮弹在出膛时的加速度会达到地球重力加速度的45000倍,炮弹上携带的电子器件必须经受得住这种加速度。此外,要使转子在炮管中高速运动也很困难。
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