舰载电磁炮有若干缺陷 中国应发展有特色杀手锏

2015年03月20日 10:28　来源：中国青年报　
　近日，美国ChinaTopix网站刊发文章称，美国海军已经证实计划2016年在一艘舰船上开展电磁轨道炮舰上实验，若电磁轨道炮在未来10年内大规模部署，将有可能改变未来海军的作战形式。
　　电磁轨道炮是一种利用电磁力（洛仑兹力）加速弹丸，使其以超高速发射的新概念武器，它克服了传统舰炮的诸多局限，射程远，速度高，对目标的毁伤性更强，一旦部署上舰，电磁轨道炮将引发海军打击作战的新一轮变革。
　　美国海军推动电磁轨道炮走向战场
　　人们对电磁轨道炮的研究起步很早，但最初的研究仅停留在原理演示阶段。资料显示，1918年，法国发明家维勒鲁伯最早研制出电磁轨道炮，到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，成功将重10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08公里/秒，随后又将两门电磁轨道炮串联起来，使弹丸速度达到了1.21公里/秒。但由于材料和电力等关键技术无法解决，电磁轨道炮的研究一度停滞不前。
　　直至1978年，相关技术原理终于取得突破性进展，澳大利亚物理学家成功将电磁轨道炮的发射速度提高至5.9公里/秒。随后，美国国防部成立“电磁轨道炮联合委员会”，协调美军、能源部、国防原子能局等原来分散进行电磁轨道炮研究的部门，从整体上推动了电磁轨道发射技术的发展。
　　2003年，当时的联合防务公司（现BAE系统公司武器系统分部）对DD(X)（即现在的朱姆沃尔特级驱逐舰）装备电磁轨道炮的可行性进行研究，认为新一代舰艇的发电能力可以满足电磁轨道炮的电力需求，且系统体积、技术难度等问题都可以解决。
　　两年后，美国海军研究局在海军水面战中心达尔格伦分部正式启动“创新性海军原型”（INP）计划，标志着美国海军开始推动电磁轨道炮由实验室走向实战应用。
　　这个计划由海军研究局负责管理，其中，海军水面战中心达尔格伦分部负责试验验证，由BAE系统公司和通用电子公司负责32兆焦耳电磁轨道炮技术开发和前期设计工作。
　　项目计划从2005年8月开始，利用4～8年时间对电磁轨道炮所需的技术进行全面研究，主要解决四大关键技术问题，即发射装置、弹丸、脉冲供电网络和舰艇集成，预计于2020年～2025年间实现舰载武器化。
　　电磁轨道炮工程样机已经研发成功
　　电磁轨道炮不同于普通火炮，它由导轨、发射组件、供电系统和控制系统组成。轨道是并排的两条，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。
　　电磁轨道炮利用极高的电流产生强大的洛仑兹力，可把弹丸初速度提高到7马赫以上，射程超过300海里。发射后，弹丸首先快速冲入外大气层，而后重新进入大气层并以5马赫以上的速度撞击目标。相比传统火炮，电磁轨道炮弹丸的爆破强度并不大，但是依靠极高的飞行速度带来的超强冲击力，同样能对目标造成强大的杀伤力。此外，电磁轨道炮对传统高能材料的摒弃，使其在生产、运输、搬运和存放的过程中不再受制于爆炸物安全标准的限制。
　　与传统火炮相比，制约电磁轨道炮发展的关键技术主要为电力供应、火炮身管寿命和弹药技术三个方面。
　　电力供应是发展电磁轨道炮的基础。以美国最初计划安装电磁轨道炮的朱姆沃尔特级驱逐舰为例，该舰采用综合电力系统，发电功率81兆瓦，原计划装备两座发射能量63兆焦耳的电磁轨道炮，要达到6发～12发/分钟的持续射击速率，舰船要为它提供15兆焦～30兆焦的持续电力供应。
　　火炮身管寿命是制约电磁轨道炮发展的技术障碍，它主要体现在导轨刨削和电枢捩转两种磨损现象，这两个问题都已得到有效解决。
　　弹药技术所取得的进展为电磁轨道炮的发展提供了条件。电磁轨道炮在发射过程中，弹丸要承受超过50000G的加速度，这对弹药内部控制和制导部件的要求极高。目前参与弹药研制的单位有BAE系统公司、波音公司和德雷柏实验室等单位。
　　“创新性海军原型”（INP）计划开始实施后进展很顺利，2013年，美国海军水面作战中心分别对BAE系统公司和通用原子公司交付的电磁轨道炮工程样机进行了测试和评估。经过比较后，海军研究局选择了BAE系统公司对电磁轨道炮项目进行进一步开发，重点研究发射系统的可重复发射技术。
　　2014年7月，美国海军研究局将两套电磁轨道炮原型机安装到“米利诺基特”号联合高速船上，预计于2016年进行海上演示试验。
　　电磁轨道炮引发未来海军作战方式改变
　　电磁轨道炮凭借速度高、射程远、成本低的优势，可能会取代对陆攻击导弹、战术空中支援和大口径远程舰炮在海上火力支援中的部分使命，进而，将对海上作战模式、战术应用方式、海上平台设计及其装备发展产生革命性重大影响。
　　具体说来，主要体现在以下几个方面：一是改变未来大口径火炮对目标的杀伤机理，大大提高舰艇作战能力。与传统大口径火炮相比，电磁轨道炮在杀伤力、速度、贮弹量、费用等方面都有明显优势，并将改变未来大口径炮对目标的杀伤机理。电磁轨道炮依靠炮弹的超高速撞击动能来达到毁伤目的，取消了爆炸装药和推进剂，大大减少了后勤保障费用，爆炸装药和推进剂所带来的环境和安全问题都能迎刃而解。同时，电磁轨道炮上舰后，其弹药库可以更紧凑、更安全，在给定的弹药库中能携带更多弹药，从而大大提高舰艇作战能力。
　　二是可能成为沿海500公里范围内对岸精确打击的主要方式。美国海军对岸火力支援有3种形式，分别为舰炮、远程导弹和舰载机。常规火炮受其传统发射方式的局限，炮弹初速已基本达到了极限。以美国海军127毫米舰炮为例，试验证明，发射ERGM弹的初速不到1000米/秒，它需要依靠火箭助推装置达到增程目的，并需要制导装置来提高命中精度，从而使炮弹的总成本大幅度提高，已与普通导弹相当。电磁轨道炮在打击速度和效费比方面具备明显优势。此外，相比于巡航导弹和舰载机，电磁轨道炮可在6分钟以内完成500公里外岸上目标的打击任务，打击速度更快。
　　三是有可能从攻防两端改变海战场力量对抗平衡。在用于攻击时，由于电磁轨道炮速度快，可有效压缩防御方的反应时间，其灌顶攻击的方式则进一步增加了拦截难度。此外，电磁轨道炮的灌顶攻击方式和动能战斗部相结合的模式，特别适合攻击掩体、工事和地下目标，可用于打击对方的战略设施。在用于防御时，尤其是在海上防空反导方面，舰炮主要承担近距离防御任务，由于电磁轨道炮超高的初速度，炮弹能在很短时间内飞出更远的距离，缩短了防御系统的反应时间，扩大了海上防空反导的作战范围。如果配合使用制导技术，其单发拦截概率与舰空导弹相当，但其发射弹数比舰空导弹多得多，可明显增强防御系统的综合拦截效果。
　　值得一提的是，尽管电磁轨道炮来势汹汹，我们必须看到，一方面，制约电磁轨道炮发展的材料、能源、制导等技术瓶颈并未完全解决，距离真正参加实战并改变战场形式还需很长一段时间；另一方面，电磁轨道炮发射后，弹丸失去动力，且飞行速度快，机动能力有限，弹道轨迹容易预测，隐身能力差，还会带来暴露母舰位置的危险。
　　从美国发展电磁轨道炮的过程可以看出，合理的技术发展路线、科学的统筹安排、多单位的协调合作以及大规模的资源投入是研制取得重大进展的关键。我国也应该高度重视新概念武器装备研发，努力减小或避免同美国之间的武器代差，密切关注国外相关新概念技术发展动向，充分发挥后发优势，另辟蹊径，锤炼具有我国特色的撒手锏装备。
　　（作者刘奎 杨文韬 单位：海军装备研究院）
http://www.chinanews.com/mil/2015/03-20/7145088.shtml2015年03月20日 10:28　来源：中国青年报　
　近日，美国ChinaTopix网站刊发文章称，美国海军已经证实计划2016年在一艘舰船上开展电磁轨道炮舰上实验，若电磁轨道炮在未来10年内大规模部署，将有可能改变未来海军的作战形式。
　　电磁轨道炮是一种利用电磁力（洛仑兹力）加速弹丸，使其以超高速发射的新概念武器，它克服了传统舰炮的诸多局限，射程远，速度高，对目标的毁伤性更强，一旦部署上舰，电磁轨道炮将引发海军打击作战的新一轮变革。
　　美国海军推动电磁轨道炮走向战场
　　人们对电磁轨道炮的研究起步很早，但最初的研究仅停留在原理演示阶段。资料显示，1918年，法国发明家维勒鲁伯最早研制出电磁轨道炮，到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，成功将重10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08公里/秒，随后又将两门电磁轨道炮串联起来，使弹丸速度达到了1.21公里/秒。但由于材料和电力等关键技术无法解决，电磁轨道炮的研究一度停滞不前。
　　直至1978年，相关技术原理终于取得突破性进展，澳大利亚物理学家成功将电磁轨道炮的发射速度提高至5.9公里/秒。随后，美国国防部成立“电磁轨道炮联合委员会”，协调美军、能源部、国防原子能局等原来分散进行电磁轨道炮研究的部门，从整体上推动了电磁轨道发射技术的发展。
　　2003年，当时的联合防务公司（现BAE系统公司武器系统分部）对DD(X)（即现在的朱姆沃尔特级驱逐舰）装备电磁轨道炮的可行性进行研究，认为新一代舰艇的发电能力可以满足电磁轨道炮的电力需求，且系统体积、技术难度等问题都可以解决。
　　两年后，美国海军研究局在海军水面战中心达尔格伦分部正式启动“创新性海军原型”（INP）计划，标志着美国海军开始推动电磁轨道炮由实验室走向实战应用。
　　这个计划由海军研究局负责管理，其中，海军水面战中心达尔格伦分部负责试验验证，由BAE系统公司和通用电子公司负责32兆焦耳电磁轨道炮技术开发和前期设计工作。
　　项目计划从2005年8月开始，利用4～8年时间对电磁轨道炮所需的技术进行全面研究，主要解决四大关键技术问题，即发射装置、弹丸、脉冲供电网络和舰艇集成，预计于2020年～2025年间实现舰载武器化。
　　电磁轨道炮工程样机已经研发成功
　　电磁轨道炮不同于普通火炮，它由导轨、发射组件、供电系统和控制系统组成。轨道是并排的两条，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。
　　电磁轨道炮利用极高的电流产生强大的洛仑兹力，可把弹丸初速度提高到7马赫以上，射程超过300海里。发射后，弹丸首先快速冲入外大气层，而后重新进入大气层并以5马赫以上的速度撞击目标。相比传统火炮，电磁轨道炮弹丸的爆破强度并不大，但是依靠极高的飞行速度带来的超强冲击力，同样能对目标造成强大的杀伤力。此外，电磁轨道炮对传统高能材料的摒弃，使其在生产、运输、搬运和存放的过程中不再受制于爆炸物安全标准的限制。
　　与传统火炮相比，制约电磁轨道炮发展的关键技术主要为电力供应、火炮身管寿命和弹药技术三个方面。
　　电力供应是发展电磁轨道炮的基础。以美国最初计划安装电磁轨道炮的朱姆沃尔特级驱逐舰为例，该舰采用综合电力系统，发电功率81兆瓦，原计划装备两座发射能量63兆焦耳的电磁轨道炮，要达到6发～12发/分钟的持续射击速率，舰船要为它提供15兆焦～30兆焦的持续电力供应。
　　火炮身管寿命是制约电磁轨道炮发展的技术障碍，它主要体现在导轨刨削和电枢捩转两种磨损现象，这两个问题都已得到有效解决。
　　弹药技术所取得的进展为电磁轨道炮的发展提供了条件。电磁轨道炮在发射过程中，弹丸要承受超过50000G的加速度，这对弹药内部控制和制导部件的要求极高。目前参与弹药研制的单位有BAE系统公司、波音公司和德雷柏实验室等单位。
　　“创新性海军原型”（INP）计划开始实施后进展很顺利，2013年，美国海军水面作战中心分别对BAE系统公司和通用原子公司交付的电磁轨道炮工程样机进行了测试和评估。经过比较后，海军研究局选择了BAE系统公司对电磁轨道炮项目进行进一步开发，重点研究发射系统的可重复发射技术。
　　2014年7月，美国海军研究局将两套电磁轨道炮原型机安装到“米利诺基特”号联合高速船上，预计于2016年进行海上演示试验。
　　电磁轨道炮引发未来海军作战方式改变
　　电磁轨道炮凭借速度高、射程远、成本低的优势，可能会取代对陆攻击导弹、战术空中支援和大口径远程舰炮在海上火力支援中的部分使命，进而，将对海上作战模式、战术应用方式、海上平台设计及其装备发展产生革命性重大影响。
　　具体说来，主要体现在以下几个方面：一是改变未来大口径火炮对目标的杀伤机理，大大提高舰艇作战能力。与传统大口径火炮相比，电磁轨道炮在杀伤力、速度、贮弹量、费用等方面都有明显优势，并将改变未来大口径炮对目标的杀伤机理。电磁轨道炮依靠炮弹的超高速撞击动能来达到毁伤目的，取消了爆炸装药和推进剂，大大减少了后勤保障费用，爆炸装药和推进剂所带来的环境和安全问题都能迎刃而解。同时，电磁轨道炮上舰后，其弹药库可以更紧凑、更安全，在给定的弹药库中能携带更多弹药，从而大大提高舰艇作战能力。
　　二是可能成为沿海500公里范围内对岸精确打击的主要方式。美国海军对岸火力支援有3种形式，分别为舰炮、远程导弹和舰载机。常规火炮受其传统发射方式的局限，炮弹初速已基本达到了极限。以美国海军127毫米舰炮为例，试验证明，发射ERGM弹的初速不到1000米/秒，它需要依靠火箭助推装置达到增程目的，并需要制导装置来提高命中精度，从而使炮弹的总成本大幅度提高，已与普通导弹相当。电磁轨道炮在打击速度和效费比方面具备明显优势。此外，相比于巡航导弹和舰载机，电磁轨道炮可在6分钟以内完成500公里外岸上目标的打击任务，打击速度更快。
　　三是有可能从攻防两端改变海战场力量对抗平衡。在用于攻击时，由于电磁轨道炮速度快，可有效压缩防御方的反应时间，其灌顶攻击的方式则进一步增加了拦截难度。此外，电磁轨道炮的灌顶攻击方式和动能战斗部相结合的模式，特别适合攻击掩体、工事和地下目标，可用于打击对方的战略设施。在用于防御时，尤其是在海上防空反导方面，舰炮主要承担近距离防御任务，由于电磁轨道炮超高的初速度，炮弹能在很短时间内飞出更远的距离，缩短了防御系统的反应时间，扩大了海上防空反导的作战范围。如果配合使用制导技术，其单发拦截概率与舰空导弹相当，但其发射弹数比舰空导弹多得多，可明显增强防御系统的综合拦截效果。
　　值得一提的是，尽管电磁轨道炮来势汹汹，我们必须看到，一方面，制约电磁轨道炮发展的材料、能源、制导等技术瓶颈并未完全解决，距离真正参加实战并改变战场形式还需很长一段时间；另一方面，电磁轨道炮发射后，弹丸失去动力，且飞行速度快，机动能力有限，弹道轨迹容易预测，隐身能力差，还会带来暴露母舰位置的危险。
　　从美国发展电磁轨道炮的过程可以看出，合理的技术发展路线、科学的统筹安排、多单位的协调合作以及大规模的资源投入是研制取得重大进展的关键。我国也应该高度重视新概念武器装备研发，努力减小或避免同美国之间的武器代差，密切关注国外相关新概念技术发展动向，充分发挥后发优势，另辟蹊径，锤炼具有我国特色的撒手锏装备。
　　（作者刘奎 杨文韬 单位：海军装备研究院）
http://www.chinanews.com/mil/2015/03-20/7145088.shtml