电磁炮有多厉害?

王振华


近期国产电磁炮上舰测试的报道再次让电磁炮的热度大增,电磁炮从发射原理上与常规火炮存在革新性的不同,从火药燃烧发射发展到了电磁感应驱动发射,使得弹丸的加速度和射程得到了长足的进步!但是,如果从打击威力上来说,“威呐”认为电磁炮与常规远程火炮并不存在革命性的差异。未来如果技术成熟,可能会取代目前的常规火炮,但是恐怕需要相当长一段时间才能实现了。


正在进行舰上测试的国产电池轨道炮,据称弹丸速度可达2500米/秒、射程超200公里!

关于电磁炮的原理,学过初高中物理的同学都不难理解,简单的说就是利用电磁感应原理,使得弹丸在强电磁场中在电磁感应力的驱动下在极短的时间内达到超高的速度(5马赫以上),进而获得超远的射程和超强的穿透能力。但是电磁炮要想达到实用化的目标,至少要在以下几个方面具有成熟基础:


国产电磁炮与130mm 舰炮对比

1)大容量储能设备:电磁炮发射弹丸的能量来自平台提供的电力,而且极短时间内提供超过功率的电力输出,常规发电、供电装置无法满足电磁炮瞬间的超过功率需求,必须配备专用的大容量、高输出储能设备。因此,电磁炮的应用不仅要配置与常规火炮类似的弹药储存装置,还需要有专用的储能设备,这两方面都对应用环境要求极高,也为规模化装备带来不小的挑战。
正在进行发射试验的美国电磁炮
美国电磁炮系统组成,红圈处分别为发动机组和储能设备

2)高功率稳定电源:电磁炮所采用的发电设备,是目前挑战最小的一个方面。随着舰船综合电力系统应用的不断拓展,舰用发电设备技术也取得了长足进步,近期我国就有报道称已成功研发20MW级舰用发电设备,这也为电磁炮上舰应用提供了有力支持。
072型登陆舰上的国产电磁炮系统组成
国产20MW舰用发电机组

3)使用、维护成本:电磁炮的建造精度要求极高,相关设备的成本也远比常规火炮高出许多,此外,电磁炮所使用的弹药也是一个高技术的结合体,美国原打算用于DDG-1000驱逐舰的AGS电磁炮项目之所以下马,很大原因是因为其一发炮弹仅80万美金的高昂成本!再考虑电磁炮日常维护的费用,一门电磁炮的综合成本可能要比常规火炮高1个量级以上,至少在目前阶段尚不具备成熟的实用价值!
不同类型的电磁炮弹丸
单价超过80万美元的AGS高速弹丸

目前来看,电磁炮最大的优势是高速、高穿透能力和远射程,但这些特点各种导弹甚至远程火箭弹也能达到类似的效果,其威力与目前的传统武器也不存在代差,所以“威呐”认为目前电磁炮规模装备的必要性不大。
国产远程火箭炮射程可以覆盖200公里以上
055万吨驱逐舰装备电磁炮后的效果图


威呐解析




先说下电磁炮是什么:电磁炮是利用电能转换动能的武器系统,一般的情况下有轨道炮和线圈炮两种。其原理很简单,甚至可以在家里自己做出来。

通常在各国军方所实验的电磁炮都是轨道炮,咱们简单的说下原理:

电磁轨道炮会用将金属的弹头夹在两根导电的导轨上,同时在导轨上施加强大的电压和电流,并在导体的两侧施加强大的磁场。这样导体就会在轨道上收到洛伦兹力的影响加速前进。

所以从最简单的思路上可以将电磁炮理解为一个大功率大直线电机。


原理说完了,说下威力:

理论上就是如果电磁炮的电压、电流、磁力足够大,那么电磁炮炮弹的出膛速度就可以不断加大。

目前电磁炮的出膛速度普遍可以达到6马赫以上,更高马赫数的电磁炮正向着10马赫的速度推进。

在这个速度下,击穿8-9层钢板是没有什么问题的。


同时很多人认为电磁炮打得出膛速度快,其实这样的认知并不完全,应该说电磁炮打得稳。

利用传统火炮发射炮弹的时候,火炮所受到的力来源于发射药燃烧产生的火药气体。这时候火炮内膛压是不稳定的。

呈现上图的曲线状态。在火药气体燃烧到顶点的时候膛压可以达到45000PSI(以上图为例),但很快膛压下降至不足10000PSI,我们都知道,弹丸在炮管内驱动是靠膛压获得加速度的,因此在弹丸获取过大加速度的情况下有可能导致弹丸结构损坏,弹丸获得娇小加速度的情况下又会使弹丸出膛速度过低。


而电磁炮由于是持续供电,不会有火药气体燃尽的问题,因此在电磁炮的轨道上弹丸所受到的力是均匀的。因此不仅仅是实心的弹头可以发生,而且更加敏感和脆弱的弹头也可以以极高的速度出膛。


这才是电磁炮真正厉害的地方。


军武数据库


近期中国的电磁炮上舰测试的消息传出后,在军迷圈引起了轩然大波,目前美国还没有上舰测试的消息传出,我们可以很自豪的说在电磁炮领域我们已经走在了美国的前面,为伟大的祖国点赞。

说威力之前咱们先来说说电磁炮的意义,毫不夸张的说电磁炮的出现绝对是革命性的,相关专家已经指出电磁炮是未来改变战争规则的技术,差不多和从半自动步枪到自动步枪的意义差不多。

我们知道电磁炮的出现将彻底改变炮弹的发射方式从以前的发射药燃烧提供力转变为通过电来提供磁力进而提供动力,由于通过电产生的洛伦兹力在炮管中不会衰弱,可以说是一个一直加速的过程,这样最直接的结果就是炮弹的初速异常的大,可以达到6马赫以上,而一般导弹也就4马赫的速度,高初速就意味着穿透力高、射程远,而且由于采用电力推动没有高成本的发射药,可以说以后发射一枚电磁炮弹成本要比普通的炮弹小的多,由于动能大威力也更大。



军武小咖


多个军事大国,都在测试可超高速发射炮弹的电磁炮,包括了中国、美国。

中国电磁炮已经进行海上发射测试,进度超越美国海军!

一般认为,电磁炮炮弹速度可以超过音速六倍。相关国家军方都表示,这种新型武器可能改变未来战斗的规则。这是一种未来可以多发连续发射的高科技武器,采用电磁推射原理,抛射速度极为惊人的炮弹,实现大射程或者出色拦截导弹能力。

中国已经在登陆舰上测试电磁炮。而据美国CNET新闻报导,美国海军正在弗吉尼亚海军陆地试验场( Naval Surface Warfare Center)试射电磁炮。

这种革新型的电磁炮设计,借助强大的电脉冲产生磁力驱动力,而不依靠火药或其它化学弹药,发射的炮弹射程超过185公里,炮弹速度大于六倍声速。”美国报导说,海军自2005年开始研制电磁炮,目前仍无军舰装备电磁炮的时间表,因此已经落后于中国。

美国海军对此评述道:“这种电磁炮会真正的改变作战规则。其炮弹射击覆盖面广,反应极快,有很深的弹仓,增加了战舰的火控范围和打击力。”美国海军表示,目前正在测试多种炮塔的性能。

也许,除了的激光炮光速发射“炮弹”,电磁炮就会是世界炮弹速度最快的大炮。

面对中国电磁炮的迅速发展,美国海军近日向外界证实,已经在美国海军两栖舰艇“庞塞号”(USS Ponce)上装备世界第一座激光炮,现在部署于中东波斯湾。这是真正的激光武器,可以击毁空中飞行的无人机、水面行驶的小型船只等目标。

但是,激光炮还难以实现攻击超远距离的目标,因为它不像电磁炮能发射走抛物线的炮弹,因此只能攻击视距内的目标,也无法攻击地平线下方的目标。

最终各国都希望将电磁炮改进为操作简单、精准率极高的实用性武器,而且尽可能做到在远距离上无声无息的完成攻击。

因为电磁炮武器的“弹药”是极高能量的炮弹,其速度为每秒2000米左右,比敌人的导弹还要快两三倍,因此可以便于瞄准,高速发射进行拦截,敌方导弹进行躲避的时间非常短。其炮弹打击目标,发生接触时,会在瞬间产生巨大的能量转换,甚至给目标产生高达数千度的高温,摧毁目标更多的部分。

各国媒体都报导,中国电磁炮与美国相比,已经不是科幻作品,也不是试验品,而是非常接近真正实战的武器。

美国海军研究部主管科伦德少将2014年时,还阐述了激光武器相对于电磁炮的一个法律问题:根据公约,激光器不能用于攻击人体。他在华盛顿特区举办的一场新闻发布会上说,海军遵守该公约的要求,这意味着激光炮在应用中会受到一个额外的限制,电磁炮则没有这个问题。

美国海军部门的科学家凯莉(Inez Kelly)进一步解释了相关问题:“如果发现水面一艘船只驶来,激光武器只可以瞄准它的发动机,然后击毁发动机,而不攻击其它明显有人活动的部位,例如驾驶舱。”但是电磁炮没有这个限制。

媒体报道认为,总体而言电磁炮、激光炮都已经不是摆设,而且很快就不再是那种单一对付空中威胁、水面或地面目标的武器,而是可以攻击各种物体的实战武器。

预计最早使用这些武器的平台会是战舰。例如美国海军两栖舰艇“庞塞号”(USS Ponce)。预计一个这类武器系统的造价超过几千万美元,但是每发射一次炮弹的费用会比较低。美国海军描述这一问题时表示:“电磁炮发射成本和普通火炮差不多。激光炮只要一发一美元。”

目前,各国正在研发进一步提高电磁炮、激光炮能量的方法,以便用于击落更为高速的导弹,例如弹道导弹。


加特林


图注:电磁炮发射原理示意图

电磁炮和传统火炮相比,最大特点就是从过去的化学能发射弹丸,变成用电磁力发射弹丸。电磁炮在结构上有两条固定平行导轨,发射弹丸的时候,电流流经导轨会在导轨之间产生很强的磁场和很强的电磁力,用这个力量来推动弹丸加速,最终弹丸在射出时会获得非常高的初速向目标飞奔而去。

从数据对比上,就可以直观看出来电磁炮的威力有多大,比如,传统火炮的气体膨胀速度毕竟有限度,这就会限制初速的数值,就实际情况来看,一般不会突破每秒2000米这个数值。但是,电磁炮就完全不同,它的初速非常大,以美国计划的指标为例,其电磁炮样炮的初速为2500米/秒,是现有的传统火炮MK45型127毫米舰炮的3倍多,射程可以轻松就达到400千米的超远距离,相当于一枚战术弹道导弹!

事实上,电磁炮的炮口初速在理论上甚至可以达到第一宇宙速度,由此它在射程上首先就会非常远,因为动能大,所以击中目标后的毁伤威力也很大。

正因为电磁炮的威力非常大,一旦它完成实用化和实现武器化,可以说是火炮领域的一次巨大革命,能够以炮弹的形态而达到弹道导弹的作战效能,必将引起未来火力打击作战模式的改变,除了擅长进行战术打击任务外,更是在战略防御方面大有潜力可挖,比如,在太空中部署电磁炮,可以将弹丸加速到至少每秒20千米,用它来拦截弹道导弹是再合适不过的了。当然,要实现这样的结果,还需要解决一系列关键难点问题,可能不是一蹴而就的事情。


兵工科技


电磁炮一旦能够实用,未来军舰的攻击能力将成倍增强,比如DDG1000本来就预留了2个电磁炮的位置,但是无奈这个系统不争气,否者DDG1000可能就是第一艘战列舰重生了!。

图:装载坦克登陆舰上的电磁炮


目前电磁炮正处于试验阶段,有成果的当然美国和中国了,而我们的电磁炮感觉比美国快那么一步,至少我们的电磁炮上舰了,看着像一个炮台的样子了,而美国那玩意实在不像一个炮,连炮管都不像!

虽然电磁炮进入了试验阶段,但是未来能够用上的恐怕并不是很多。就目前凯兰,适合电磁炮的平台只有海基平台。为什么就不能用于陆地和天空呢?陆地可能用得上,比如做一个固定炮台什么的,但这不及时敌人导弹的靶子吗?至于移动炮台,电磁炮可不止一个炮这么简单,其安装在坦克登陆舰上试验就是因为下面是空的,可以放很多的设备,而这些设备不但大,恐怕重量也会是几十上百吨!

图为美国电磁炮试验,固定在一个支架上


如果非要在陆地上使用,那么就得一辆大车扛炮,后面跟着几辆电力保障车,战斗时还得接各种设备,转移时又得拆各种设备,而且目标大,在瞬息万变的战场不但没有战斗力,还将是空中目标的靶子!而且电磁炮的弹丸是具有一定导航修正能力的实心弹丸,对200公里外的目标杀伤主要还是要用高爆弹才行,不可能飞200公里去打穿甲吧?

而作为海上平台使用就非常可靠了,大海一望无际中间没有遮挡,在雷达锁定目标后,电磁炮直接攻击200公里以内的目标,成本非常低,而且杀伤力惊人,任何一艘舰船如果中一发,其穿甲效果足以将整艘军舰贯穿,有了他,以主炮为主要攻击手段的战列舰时代真的有可能回归!


图:无双国士 马伟明教授

而在人类的幻想中,电磁炮还是未来发射小型卫星的理想平台,或者也可以作为反卫星的理想平台。有专家进行过推选,将一颗不超过1吨的小型卫星发射到太空,目前需要电池轨道200米长,现目前来说还比较困难,但谁能预料到未来呢?发射卫星困难,如果精准的反卫星试验呢?这时候就只需要100公斤的反卫星导弹发射到400公里的近地卫星位置,难度就小了很多了!

图:在这个速度下,击穿8-9层钢板是没有什么问题的,军舰有几层钢板?


目前在电磁炮研发上中美应该算是各有优势吧,中国的电磁炮综合能力上更快一筹,而美国在射速、智能引导头上则领先,美国已经在DDG1000上试验了有智能引导头的155MM制导炮弹(成本却达80万一枚,比导弹还贵,实在有些汗颜),并且美国的DDG1000本来就是准备搭载电磁炮作战的,只是电磁炮的进度实在太慢,如果未来电磁炮一旦上舰,电磁炮的打击距离可达200公里,加上精确制导能力,一艘军舰将相当于携带了几百枚导弹,打击能力将成倍上升!


狼烟火燎


电磁炮是由化学能变成电磁能的一次革命

现在包括以前,所使用的武器都是化学能推进,但是化学能依靠的是炸药的含能量,在炸药很难突破的情况下,电磁能就出现了。

炮弹都是由炸药在密闭的空间内发生爆炸,这样产生的膨胀将弹头推出弹壳,也就是说决定炮弹射程的因素,一个是炸药含能量,一个是炸药容积,同样容积装药的情况下含能高的射程远,同样含能装药的情况下容积越大射程越远。

晓伟这是介绍的化学推进方式,接下来介绍电磁能推进方式。

磁场可以由电产生,那么磁场的大小自然跟电流的大小有关,所以说电磁能的提升比炸药容易太多,现在最先进的炸药才能达到TNT的多少倍?所以说电磁能提升更简单。

电磁能可以通过改变电场,来改变磁能大小,也就是说打近的目标可以调小一点,打远距离目标可以调大,至于最多能调多大,取决于电磁炮的耐受力和电源功率。

电磁炮是电磁能推进弹头,所以它的初速非常高,据说炮口初速在6倍音速以上,也就是说不装弹头,只依靠动能就能实现杀伤。现在的坦克炮炮口初速1800M/S,但是对于电磁炮来说这只是下限而已,电磁炮装上坦克再厚的装甲也没用,坦克以后可能也会像现代军舰一样,走向主动防御。

总结一下,电磁炮的优势就是发射成本很低,适用范围很广,炮口初速快射程远。并且电磁炮只是电磁发射技术的一种应用,既然能发射炮弹就能够发射舰载机,也能够弹射导弹节省燃料。



李晓伟


我是军事妹子,加入电磁炮能够实用,那么未来军舰的攻击能力可能可成倍增强。

其实,电磁炮虽然已经进入了实验阶段,但是电磁炮未来的用途可以说并不是很多。就目前来看,电磁炮只适合在海基平台使用。这时很多人都会有疑问,为什么电磁炮不能在陆地、天空使用呢?首先,电磁炮虽然可以调解供电的功率来调节电磁炮弹的飞行距离,然而电磁炮动能过于大,需要的能量也十分巨大,所以配套设备动辄几十吨,陆上和空中都没有太好的平台搭载。

图为疑似中国电磁炮上舰试验

电磁炮目前的应用方向其实还不是穿甲,尽管试验中其穿甲性能极为优秀,但陆地战斗平台如坦克等,以目前的技术能力还不能将庞大的电磁炮安装到一辆车上,非要使用的话就只能一辆车扛着炮、后面再跟几辆供电保障车。这在瞬息万变的陆地上几乎没什么战斗力可言。

图为美国先锋级高速运输船搭载电磁炮

而未来电磁炮还有一个应用方向就是作为小型卫星平台,或者作为反卫星武器使用。一般像侦查卫星和遥感卫星这种重量不超过1吨的小型卫星,只要电磁炮的口径和动能能和前辈战列舰一样大,就可以很轻松的将卫星发射至400公里的近地轨道,而这也就代表着电磁炮也可以将卫星换成炮弹来击落在轨道上飞行的敌方卫星。

图为美国的电磁炮原型

美国在电磁炮上使用像朱姆沃尔特级155MM制导炮弹一样的智能导引头,并且从美国先锋级搭载电磁炮的设想图中可以看出,如此大的俯仰角度很有可能代表着美国已经在开发相应的导引弹头或者火箭助飞系统来让电磁炮作为导弹增程的平台,而这时候,电磁炮的打击距离可达上百千米,外加炮弹的精确引导头,其打击能力相当于多了数百枚导弹。


军事新观察


电磁炮目前还只是在实验阶段,如果进入实用阶段,那肯定会使军舰的攻击能力大大增强,可以说是超级大炮。

电磁炮的好处有很多,比如初始速度很快,受环境影响小,弹道水平比较平直,射程远,而且破甲能力非常强,这是得益于电磁炮发射炮弹的速度非常快,动能很强大。其实电磁炮能否进入实际作战,还是一个很大的疑问,毕竟电磁炮需要很大的能量需求,配套设备就很大。前段时间在网上爆料出,我国已经在舰船上安装电磁炮准备实验,这对于实用阶段又进了一步。但我们又说回来,从图片上看,舰船上电磁炮后方有很像配电柜一样的箱子,整体体积很大,应该是给电磁炮提供巨大能量的配套设备。如果想电磁炮进入实际运用,必须实现小型化,否则很难上舰。
美国在我国爆出实验电磁炮的时候,宣布要停止研发电磁炮。据新闻报道,美国电磁炮研究应该说在全球数一数二的,为什么要突然宣布停止研究电磁炮呢?真是一石激起千层浪,网上讨论非常激烈,说什么电磁炮无用论,说什么国家浪费钱财研发一些没用的武器。其实笔者想在这说一下,我们不能一味的让别人牵着我们的鼻子走,我们需要走出自己的道路,要实现弯道超车,不要被别的国家而蒙蔽,走自己的路,让别人去说好啦。


眺望最初


我们要弯道超车了,一张图刷爆网络,咸说就是它了。它给中国装备能带来革命性的技术进步,皆有这样的认知。它使美国红极一时的电磁炮从神坛上走下来,烧蚀解决不了,连发更是没门,闹热了一阵停了工,中国就这么不声不响站一旁,等我来挺你。官方已证实了它的存在,本来就是科学实验嘛,据悉现在前沿的测试,惰性射弹的初速度,可达到8个马赫,我的天,即便不以弹丸的化学能,仅以这般能量,什么样的目标消灭不了呢。老话讲得好,想啥有啥,当世界的大炮能力走到尽头,想不到通过电磁技术正能赢得颠覆性地改观,这正是史无前例,技术发展之迅猛得让人屏住了呼吸,这就是身为21世纪军迷的满满幸福,它呼啸而至,此前大炮上刺刀,想不到就是想不到,原来大炮也可以这样玩了,了不得。

无双国士。那年我们看见一个默默无闻已久之人,海军司令员亲为之张伞,噫,他是谁?他是八一勋章第一批获得者之一,我军少将,中国院士。他获得了八一勋章,接受了央视《焦点访谈》采访,多么文静的一个人,却语出霸气道,“领先就领先美国”,这真正无双国士呀。后来他的故事越来越多,比如,被世人传唱一时的电磁弹射技术,不少人常常大口咽着口水道,何时中国航母才能拥有这样的技术呀,院士出来证实道,我们的要领先他们一代,正然这样,也是惨不忍睹,被人咽口水一时的大英家全新的电推战舰,居然要开膛破肚,我听到了百姓的嬉戏,这不动了原气了这个。魂舞大漠表示呵呵,有那懂点行的又道是,要在人家完成了工程化使用,孰料旋即被打脸,院士指着他的成果道,已经投入了运用。那么现在,电磁炮又被逮了个正着,你且来看哪:

他国已经下马的项目。新概念武器费银子,都知道,没有钱推不动,我们呢,也有责议与风险,院士说,“我也知道风险很大,但搞科研就得担风险,国防建设急需,天大的风险也要干!否则,国家要我们这些院士干什么?”瞧瞧嗨,这就是我们的无双国士。有了这样的人,干出的好大事,也就毫不奇怪,在长江口,一门炮被逮个正着,舷号936,一艘坦克登陆舰上,甲板下面空间大,舰体结构结实,正好可承载使用。不少人精神上站不起来,蔫蔫道,大概,也许比不了人家,人家炮口动能达到了30兆焦,实现初速3000千米每秒,我们能行吗?瞧这话说得,一天光长人志气,真像寻常人等的一句玩笑,真是跪久了爬不起来了。英国人透着那个担心呀,将来中国的超级电磁炮,很有可能用来打卫星。卫星?当然,能打炮弹,即可打导弹,导弹打卫星,不就早已开始了实验吗?嘿嘿。

传说“上帝之杖”。可能是一个传言,有人要在太空部署动能武器系统,其原理通过火箭助推的钨杆弹通过动能击毁他国卫星,说得有鼻子有眼,要在2025完成部署,如果真有实现的可能,还真是一个大麻烦,太空战从传说走尽了现实,已然开始,面对“上帝之杖”,我们只能信其有,不信其无的,凡事预则立无预则废嘛。我们不搞太空军事化,但并不等于没有反击手段,已经实现了导弹打卫星,如果电磁导弹能实现,那便是另外的局面,使命必达。所谓善攻者动于九天之上,国家战略高边疆利益存焉,岂可等闲视之。我传唱,我热爱,唯愿只般导弹早日能实现。最后想引用院士的话,来为今天的问题做个结,“一个工程技术人员,如果没有把复杂问题简单化和本质化的能力,将一事无成”,这就是我们自信所在呀。


分享到:


相關文章: