解放军专家:电磁轨道炮有三大优点 不惧电磁干扰

解放军专家:电磁轨道炮有三大优点 不惧电磁干扰

资料图:美国海军成功试射电磁炮

近日,美国海军再一次成功试验了新型。在临近空间军事价值日益彰显的今天,作为其潜在“克星”的电磁轨道炮难免令人浮想联翩。科幻电影《变形金刚Ⅱ》中的“明星”武器真要走出银幕?电磁轨道炮能否成为?请看科技日报特约专稿——

电磁轨道炮 临近空间战争的杀手锏

在科幻电影《变形金刚Ⅱ》中,游弋在大洋上的美国战舰配置有一种超级武器,凭借其惊人的威力与超高的精度,在决战之关键时刻,它令金字塔顶的“狂派”机器人瞬间灰飞烟灭。这就是美军好莱坞影片广为宣传的神秘杀手——电磁轨道炮。

自1920年法国科学家维勒鲁伯提出原理设想,经20世纪80年代美国“星球大战”计划高调渲染,直到近年来美国海军频繁试验,电磁轨道炮的相关技术难题日渐被攻克,距离真正走上战场指日可待。至此,作为临近空间飞行器的未来杀手,电磁轨道炮广阔的军事应用前景,势必将重绘未来空天一体化作战的图景。

战争向临近空间拓展

临近空间(Near Space)是目前军事界对海拔20千米至100千米空间范围的一个通用性称谓,又称“空天过渡区”“横断区”“亚太空”“超高空”“近空间”及“亚轨道”等。概念称谓的莫衷一是,就某种角度而言,恰也映射出该空间的潜在军事价值被人类发现的历史并不算长。事实上,由于空天技术的滞后、人类认知的不足及战争领域演进的自然规律,直到近年来,临近空间的作战问题,才逐渐走入各国军方的视野。

就战争环境而言,相比于“空”与“天”,临近空间主要有如下特点:一是该空间范围较小,飞行器的飞行空间相对有限,且遵循万有引力定律的航空飞行器与遵循开普勒宇宙定律的航天飞行器均无法在其间自由飞行;二是该空间大气以水平运动为主, 平均速度为10m/s, 层内干燥, 水汽、杂质很少, 云雨现象少见,温度几乎不变, 湿度接近于零, 适合浮空器和采用吸气式动力的飞行器平稳飞行。

就战争制权而言,由于该空间在情报收集、侦察监视及通信保障等空天一体化作战方面具有独特价值。因此,近年来,作为临近空间的主角,临近空间飞行器(NSV)发展尤其迅速。临近空间飞行器的制造通常有两种方式:超压和零压。超压临近空间飞行器一般是充气且密封的,由于采用高强度的抗压材料,因此可以相对耐受穿孔损害;零压临近空间飞行器具有排气系统,可以保证内部压强与周围大气一致,相比于超压临近空间飞行器,更耐受穿孔损坏。就目前的研制情况来看,美国正处于全球领先地位。

具体而言,美国正在积极研发的“临近空间机动飞行器”(NSMV),集人造卫星和侦查飞机的功能于一身,由地面遥控设备操纵,能完成空中侦查、战损评估及通信中继等任务。俄罗斯正集中力量研究的大型飞艇,通过利用多个电弧等离子体加速器对充气气体进行加热,能有效解决飞艇在高空飞行壳体易结冰的难题。英国正在研究的“天猫”系列飞艇,则通过采用空中气垫着陆系统,使其能像气垫船一样平稳地降落在平地、草地、雪地、沼泽或水面上,并且降落后不需要绳索系留。此外,日本、以色列、韩国及德国等国军方也制定了临近空间飞行器发展规划。

特殊的地理位置与精密的制造技术,使临近空间飞行器具有广泛的覆盖范围与超强的生存能力,这就为研制能够击落它的临近空间反击武器提出了一个难题。目前,能够打击临近空间目标的舰载武器极少,只有美国海军的“标准”Ⅲ型导弹具备打击临近空间目标的能力。

解放军专家:电磁轨道炮有三大优点 不惧电磁干扰

美国电磁炮集中混凝土靶标。电磁炮本身是无火药发射,因此在弹丸击中目标前不会产生过多火焰。

电磁轨道炮三大优点

早在1980年,美国西屋公司在“星球大战”计划中就设想了实验型电磁轨道炮。当时假定,若将这座电磁轨道炮置于太空,它即可将质量为300克的炮弹加速到8—10千米/秒。面对此种近30倍音速的电磁炮弹轰击,太空中所有的航天器,小到卫星,大到空间站,皆将被撞击成太空碎片。而这次美国海军试验的新型电磁轨道炮,可将一大块金属在空气中加速到5600英里每小时(约2.5千米/秒)。此次试验的终极目标是将电磁轨道炮制成一个可舰载的能量为20—32兆焦的武器系统,射程能够达到50—100海里。由此可见,特殊的研制机理赋予了电磁轨道炮特殊的作战威力。

其一是速度快。由于电信号的响应速度接近光速,因此,电磁轨道炮的电控制与电发射技术的响应时间也就极短。弹药无需携带弹丸,质量较一般炮弹弹丸轻,从而可以获得较高的装填速度。加之与小质量弹丸配合的轨道炮本体体积小、质量轻且加速快,因此轨道加速射弹的时间极短。于是,将这种超高速武器运用到临近空间作战中,一方面,传统防御系统由于助推时间过长而不能在助推段飞行起到拦截作用,而电磁轨道炮初速快的显著特点正好化解了这一难题;另一方面,低空、近程防空可采用电磁轨道炮发射无控射弹或电热炮发射受控弹头,其速度快、质量轻的特点有助于迅速瞄准、准确跟踪移动目标。

其二是隐蔽性强。利用隐形化的进攻武器对敌人的各个战略枢纽进行毁灭性打击,可诱使敌人投入巨大的防御成本,而依旧陷入极大的恐惧之中,最终对其形成有效战略威慑,全面瓦解其主导优势。对此,电磁轨道炮不携带药弹、质量轻、体积小的特点使其在发射时不产生火焰、烟雾及冲击波,因而不易被敌人发现。这种隐形性使得电磁轨道炮的军用价值更加显著,为运用其在临近空间完成预警探测、侦查监视、通信保障及电子对抗等军事任务提供了坚实基础。

其三是抗电磁干扰能力强。信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用,不仅拓宽了战场空间,也带来了与自然战场并存的“第五维战场”,即电磁战场,而电磁干扰则是其核心的对抗手段。电磁干扰,简单而言,就是在电磁环境下任何能够引起装置、设备或系统性能下降或对无生命物质产生损害作用的电磁现象。如何有效提高武器装备的抗干扰性是现代战争的重要命题。而将电磁轨道炮运用到临近空间则不会遇到这样的难题,原因如下:一方面,作为高功率脉冲武器的电磁轨道炮,本身早已经受过自身系统的强电磁干扰,外来的电磁干扰相较之下则可忽略不计;另一方面,速度快、射程远的电磁轨道炮可以反过来干扰其它电磁武器,可谓不战而胜。

在临近空间具备战略价值

显然,如此威力的电磁轨道炮,将不仅可作为战术武器承担舰对空、舰对地军事打击任务,也已具备了一定的在临近空间运用的战略价值。如由于电磁轨道炮的外弹道完全覆盖临近空间高度,具备对临近空间飞艇等作战平台的打击能力,而其作战使用成本也较“标准”Ⅲ型导弹而言具有无可比拟的优势。因此,电磁轨道炮成为未来临近空间战争杀手锏的潜力,日渐成为各国军方关注的焦点。

相比于临近空间,电磁轨道炮的研究由来已久。早在19世纪法拉第发现电磁感应定律时,有人很自然就想到了电磁炮的概念,并做了早期研究。尽管原理简单,但由于工程上一直困难重重:如导轨表面的固体电枢材料敷层对加速及连射性能的影响问题;伴随连射而引起的导轨温度上升问题;高超声速伺服机构的安全分离问题;高超声速弹丸的加热与气动特性问题;远射程中的射弹抛撒和电源反复连续使用引起的加热问题等。

正是这些制约因素导致电磁轨道炮一直没能真正走上战场。然而,人类战争史告诉我们,军事技术能走多远,军事思想就一定要走得更远。历史上许多新武器的出现,正是由于没有引起足够的重视,最终无法获得战争制域权。如在一战期间,一个叫贝斯特·斯文顿的英国随军记者向大英帝国防务委员会郑重提出将“霍尔特”型拖拉机改装成装甲战车的建议,经过一番曲折,这项建议才被时任英国海军大臣的温斯顿·丘吉尔采纳,又用了1年多时间才制造出世界上最早的坦克“小游民”。但对坦克战理论的升华,却是在二战期间,纳粹德国依靠坦克集群的快速突击将闪电战发挥到了极致。

显然,倘若单纯局限于当下的技术水平,没有足够的技术自觉和超前探索的战略眼光,必然要在世界性的军事角逐中落伍。作为一项新武器,电磁轨道炮的速度快、射程远、隐蔽性能好及抗电磁干扰等性能特点,为将来应用于临近空间战场提供了一种可能。因此,如何进一步开发其优势,利用相关电磁学、材料学等学科的交叉融合成果,将其关键技术进一步扩展,以便主导未来战争,这不仅是应对科技的挑战,更是遏止战争的呼唤

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