美国海军成功试射新型舰载电磁炮 可媲美中程导弹

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在《变形金刚2》中的最后大战里,美军动用了一种国家机密级的神秘武器,从游弋在大洋上的战舰发射,击中了金字塔顶的组合金刚“大力神”,将其摧毁,快速、精准又破坏力十足,这种武器就是电磁炮。美国军方官员2月28日宣布,美海军工程师在弗吉尼亚州的达尔格伦对地作战中心成功试射第一部由军工企业制造的电磁轨道炮原型。美国海军研究局说,上周至今,这门炮试射6次。现阶段,研发人员重点测试炮管寿命和结构完整性。这是美国军方测试首台舰用电磁轨道炮,预计2017年可以供海军使用。这种新武器的炮弹由于速度极高,射程可以媲美中程导弹,引起世界各国军事专家的关注。


根据美国海军公布的信息,电磁炮的炮弹初速可达每小时7000千米至8000千米,能够打击90千米至180千米外的目标。与传统火炮不同,电磁炮依靠电磁力而不是火药发射炮弹。这门电磁炮原型由英国航空航天系统公司制造,1月30日运抵海军水面作战研究中心位于弗吉尼亚州达尔格伦对地作战中心,进行为期两个月的测试。海军先前仅在实验室中开发电磁炮技术。按照设计,电磁炮炮弹最高速度将达每小时9010千米,是音速的7倍以上。


另一样炮4月测试


电磁炮项目经理罗杰·埃利斯说,这次试射的主要目的是评估原型炮的炮管寿命和整体结构。相比现有舰炮,电磁炮的射程“大大增加”。美军现有127毫米口径舰炮射程大约为24千米,而电磁炮初期设计目标为大约185千米,最高超过400千米。如果开发成熟,电磁炮将能大大加强海军的多任务能力。其远超普通舰载火炮的初速与射程,意味着海军可为陆上军事行动实施精确远程火力支援,拦截来袭的敌方巡航导弹或弹道导弹,以及攻击敌方舰只等。


英国航空航天系统公司研制的电磁炮原型大约12米长,发射能量为32兆焦耳。美国通用原子能公司是另一家电磁炮原型研制商,定于今年4月向海军交付样炮供测试。


美国海军2005年开始研发电磁炮,打算2017年完成,于2020年左右将电磁炮装备军舰。今后5年,研发课题为确保电磁炮连续发射和炮管冷却。海军希望电磁炮射速能达到每分钟10发。另外,研发人员还需确保弹丸能承受发射时的高温和强大作用力,不至于解体,弹丸内的全球卫星定位系统及其他电子装置必须能正常工作。


性能远超传统武器


电磁炮以其独特的发射方式,在高初速、远射程和快速打击等方面显现出无可比拟的优势,可承担海上火力支援、陆上远程火力压制、反坦克(装甲)和打击临近空间作战平台等使命任务,其应用范围涉及到海、陆、空三军。


目前,利用传统导弹防御系统仍不能有效地拦截助推段飞行的战术弹道导弹,主要是因为战术弹道导弹典型的助推段飞行时间是50—150秒。要实现助推段拦截,防御系统由探测到发射的反应时间一般不应超过10—20秒,这对于传统防御系统几乎不可能做到。


在美国海军看来,电磁炮的近期应用主要体现在战术弹道导弹防御和低空近程防空上,它的应用将大大加强战术反导能力。


电磁炮在发射时不产生火焰和烟雾,也不产生冲击波,不易被敌人发现。同时,可部署在远离主战场的地方。正如美国海军研究部门负责人所说:“海军可在至少200千米的距离发射炮弹,让水手远离险境。”


另外,电磁炮只发射弹丸,省去了炮弹壳和火药,降低了成本和污染。还可根据目标性质和射程长短快速调节电磁力的大小,从而控制弹丸的发射能量。


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数十枚,由于无法在海上装卸,补充时还必须返回港口。


电磁炮则以射程远、成本低、运输补充便利等多项优势被美国国防部寄予厚望,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。


军事专家认为,电磁炮可以完成反舰、对陆攻击、防空、反导等一系列的任务。装备了这种电磁炮的战舰,可在一夜之间让其他战舰变得过时,这对整个世界战略平衡的影响无疑有着深远意义。


空天战场作用巨大


1980年,美国西屋公司为“星球大战”计划建造了实验电磁炮,若将这座电磁炮放在太空,它能把质量为300克的炮弹加速到8—10千米/秒。面对这种近30倍音速的电磁炮弹打击,太空中所有的航天器,小到几十千克的卫星,大到几百吨的空间站,都将被撞击成为太空碎片。


2004年7月,美国海军成功进行了电磁炮的海上发射试验,下一步便将建造飞行速度2500米/秒,射程达370千米的电磁炮。


美军实验数据显示,用炮弹初速为1300米/秒的高射炮打飞行速度为250米/秒或500米/秒的飞行器,其成功率分别是60%和20%,而用初速为4000米/秒的电磁炮打,成功率可达100%。


自2005年开始,研究人员便一直致力于延长电磁炮炮筒寿命、炮口能量及尺寸的研究。而这些努力将最终助推64兆焦耳、射程350千米的电磁炮的问世。


而就在2010年12月10日,美国海军宣布成功试射初始动能达到33兆焦耳,弹丸初速达到5倍音速,射程远达200千米电磁炮。据美国媒体报道,美国海军计划在2020—2025年内实现电磁炮64兆焦耳的初能。


7.5倍音速的炮弹打击365千米远的目标只需飞行6分钟,炮弹撞击目标的速度可达5倍音速,释放出的动能可穿透到12米深的地下掩体目标。而打击海上视距内的目标,炮弹只需6秒钟的时间,这些快速性指标已经超过对陆攻击巡航导弹和反舰导弹的指标。可以预见,电磁炮将很快成长为现代战场强有力的杀伤武器。


目前,美国在电磁炮研究方面一直走在其他国家的前面。美国海军认为,电磁炮是以接近常规火炮的成本而达到高超音速导弹作战效能最有希望的选择。


新闻资料


不用火药的炮


电磁炮又称电炮,它是一种新概念火炮,是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。


电磁炮与传统的火炮相比有根本性区别:火炮是利用火药燃烧产生的燃气压力,作用于弹丸来发射的。电磁炮是利用电磁力作用,将弹丸发射出去。这样,可大大提高弹丸的速度和射程。所以,电磁炮出现后,便引起了世界各国军事家们的关注。


电磁炮根据其构造不同可分为电磁线圈炮和电磁轨道炮两种。


电磁线圈炮是由环绕炮膛的一系列固定线圈与环绕弹丸的弹体线圈所组成。炮弹发射时,电源依次给环绕炮膛的一系列固定线圈供电,产生一个沿炮管运动的移动磁场,使得在环绕弹丸的弹体线圈中产生感应电流,感应电流也形成一个磁场,产生加速力,使弹丸在炮管整个长度上得到加速。弹丸就这样高速地被发射了出去。


电磁轨道炮是由导轨、电枢及电源组成。导轨是一对平行的金属轨道,用于传导电流。金属轨道是由耐烧蚀、耐磨损、具有良好机械强度的材料制成,镶嵌在用高强度材料制成的绝缘筒内,构成炮管。电枢由导电金属或等离子材料制成,位于两金属轨道之间,它的前端装着弹丸,电枢带着弹丸一起在导轨间运动。当电磁轨道炮发射时,电源供电,强大的电流通过导轨、电枢,最后又返回电源,构成回路,并在回路内产生感应电流,感应电流在回路内产生磁场,对电枢产生一个电磁加速力,推动电枢运动。装在电枢前端的弹丸也得到加速,弹丸就这样被发射了出去。


美国海军此次试射的电磁炮便是这类电磁轨道炮,有一根很长的炮管,炮管中有两根铜金属轨道。


延伸阅读


历史悠久的“新概念武器”




电磁感应定律引创新


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。正是根据这一定律,人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机。电动机产生的强劲扭矩启示了科学家和军事家,如果把磁场中的这根导线换成一个轨道,上面再搁一枚炮弹,或者干脆把导线换作一枚可导电的炮弹,是否能把这枚炮弹发射出去?


1901年,挪威奥斯陆大学的伯克兰教授制造出了世界上第一台电磁发射器,他还特意为之申请了第一项电磁炮世界专利,并成立了一家名为“伯克兰”的轻武器公司来专门研究和制造电磁炮。伯克兰教授制造的最大电磁炮能够将铁制炮弹加速到80—100米/秒。后来,伯克兰教授意识到他无法获得理想的动力—强大的脉冲电源,不得不放弃了他的研究。


已有九十多年历史


电磁轨道炮属于不折不扣的“新概念武器”,但这一发明起源较早,已经有了九十多年的历史。


电磁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毫米的电磁轨道炮,能把重10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08千米/秒;1945年他又将两门电磁轨道炮串联起来,使炮弹速达到了1.21千米/秒。二战期间,日本也研究过感应加速式电磁轨道炮,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,电磁轨道炮的研究陷入瓶颈。


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由此出现转机。


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米长的电磁轨道炮,成功将质量3.3克的塑料弹丸以5.9千米/秒高速发射出去。这一成就从实验上证明了用电磁力把物体推进到超高速度是可行的。


渐成军事技术研究热点


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,其飞行速度达到了4200米/秒。一时间,电磁炮成了各个国家军事技术研究的热点,各种结构的电磁炮被纷纷试制出来。


“冷战”结束后,随着美国和西方防御思想的转变,电磁轨道炮应用的研究重点也由战略和空间防御向常规战争和战术转移。为此美国陆军制定了一个焦点技术计划:大约用5年时间,投资5亿美元将炮口动能提高到20兆焦耳,初速达到3—4千米/秒,投资2.2亿美元,制造一种预研样机并使其具有一定的重复发射能力;然后再用两年时间进行试验和改进,进入全尺寸技术验证阶段,执行先进技术演示计划,从一般性武器化研究转向满足于防空、反导、反装甲和其他武器系统使用要求。


除美国以外,英、法、德三国以及日本和俄罗斯都介入了电磁轨道炮技术的研究。英国研制电磁轨道炮的主要方向是装备未来的主战坦克。法国和德国决定联合研制电磁轨道炮,计划分为两部分:一是基础研究;二是设计、制造和试验。基础研究分为系统总体、电磁轨道炮、线圈炮、高速弹丸、电源和开关6个项目。


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电磁炮样炮全貌,该炮已初具实用型火炮的外形

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美国军方公布的照片:2月23日,美国弗吉尼亚州的达尔格伦对地作战中心,电磁炮进行测试。东方IC供图

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