03.07 電磁炮有多厲害?

王振華




先說下電磁炮是什麼:電磁炮是利用電能轉換動能的武器系統,一般的情況下有軌道炮和線圈炮兩種。其原理很簡單,甚至可以在家裡自己做出來。

通常在各國軍方所實驗的電磁炮都是軌道炮,咱們簡單的說下原理:

電磁軌道炮會用將金屬的彈頭夾在兩根導電的導軌上,同時在導軌上施加強大的電壓和電流,並在導體的兩側施加強大的磁場。這樣導體就會在軌道上收到洛倫茲力的影響加速前進。

所以從最簡單的思路上可以將電磁炮理解為一個大功率大直線電機。


原理說完了,說下威力:

理論上就是如果電磁炮的電壓、電流、磁力足夠大,那麼電磁炮炮彈的出膛速度就可以不斷加大。

目前電磁炮的出膛速度普遍可以達到6馬赫以上,更高馬赫數的電磁炮正向著10馬赫的速度推進。

在這個速度下,擊穿8-9層鋼板是沒有什麼問題的。


同時很多人認為電磁炮打得出膛速度快,其實這樣的認知並不完全,應該說電磁炮打得穩。

利用傳統火炮發射炮彈的時候,火炮所受到的力來源於發射藥燃燒產生的火藥氣體。這時候火炮內膛壓是不穩定的。

呈現上圖的曲線狀態。在火藥氣體燃燒到頂點的時候膛壓可以達到45000PSI(以上圖為例),但很快膛壓下降至不足10000PSI,我們都知道,彈丸在炮管內驅動是靠膛壓獲得加速度的,因此在彈丸獲取過大加速度的情況下有可能導致彈丸結構損壞,彈丸獲得嬌小加速度的情況下又會使彈丸出膛速度過低。


而電磁炮由於是持續供電,不會有火藥氣體燃盡的問題,因此在電磁炮的軌道上彈丸所受到的力是均勻的。因此不僅僅是實心的彈頭可以發生,而且更加敏感和脆弱的彈頭也可以以極高的速度出膛。


這才是電磁炮真正厲害的地方。


軍武數據庫


電磁炮目前還只是在實驗階段,如果進入實用階段,那肯定會使軍艦的攻擊能力大大增強,可以說是超級大炮。

電磁炮的好處有很多,比如初始速度很快,受環境影響小,彈道水平比較平直,射程遠,而且破甲能力非常強,這是得益於電磁炮發射炮彈的速度非常快,動能很強大。其實電磁炮能否進入實際作戰,還是一個很大的疑問,畢竟電磁炮需要很大的能量需求,配套設備就很大。前段時間在網上爆料出,我國已經在艦船上安裝電磁炮準備實驗,這對於實用階段又進了一步。但我們又說回來,從圖片上看,艦船上電磁炮後方有很像配電櫃一樣的箱子,整體體積很大,應該是給電磁炮提供巨大能量的配套設備。如果想電磁炮進入實際運用,必須實現小型化,否則很難上艦。


美國在我國爆出實驗電磁炮的時候,宣佈要停止研發電磁炮。據新聞報道,美國電磁炮研究應該說在全球數一數二的,為什麼要突然宣佈停止研究電磁炮呢?真是一石激起千層浪,網上討論非常激烈,說什麼電磁炮無用論,說什麼國家浪費錢財研發一些沒用的武器。其實筆者想在這說一下,我們不能一味的讓別人牽著我們的鼻子走,我們需要走出自己的道路,要實現彎道超車,不要被別的國家而矇蔽,走自己的路,讓別人去說好啦。


眺望最初


我們要彎道超車了,一張圖刷爆網絡,鹹說就是它了。它給中國裝備能帶來革命性的技術進步,皆有這樣的認知。它使美國紅極一時的電磁炮從神壇上走下來,燒蝕解決不了,連發更是沒門,鬧熱了一陣停了工,中國就這麼不聲不響站一旁,等我來挺你。官方已證實了它的存在,本來就是科學實驗嘛,據悉現在前沿的測試,惰性射彈的初速度,可達到8個馬赫,我的天,即便不以彈丸的化學能,僅以這般能量,什麼樣的目標消滅不了呢。老話講得好,想啥有啥,當世界的大炮能力走到盡頭,想不到通過電磁技術正能贏得顛覆性地改觀,這正是史無前例,技術發展之迅猛得讓人屏住了呼吸,這就是身為21世紀軍迷的滿滿幸福,它呼嘯而至,此前大炮上刺刀,想不到就是想不到,原來大炮也可以這樣玩了,了不得。

無雙國士。那年我們看見一個默默無聞已久之人,海軍司令員親為之張傘,噫,他是誰?他是八一勳章第一批獲得者之一,我軍少將,中國院士。他獲得了八一勳章,接受了央視《焦點訪談》採訪,多麼文靜的一個人,卻語出霸氣道,“領先就領先美國”,這真正無雙國士呀。後來他的故事越來越多,比如,被世人傳唱一時的電磁彈射技術,不少人常常大口嚥著口水道,何時中國航母才能擁有這樣的技術呀,院士出來證實道,我們的要領先他們一代,正然這樣,也是慘不忍睹,被人咽口水一時的大英家全新的電推戰艦,居然要開膛破肚,我聽到了百姓的嬉戲,這不動了原氣了這個。魂舞大漠表示呵呵,有那懂點行的又道是,要在人家完成了工程化使用,孰料旋即被打臉,院士指著他的成果道,已經投入了運用。那麼現在,電磁炮又被逮了個正著,你且來看哪:

他國已經下馬的項目。新概念武器費銀子,都知道,沒有錢推不動,我們呢,也有責議與風險,院士說,“我也知道風險很大,但搞科研就得擔風險,國防建設急需,天大的風險也要幹!否則,國家要我們這些院士幹什麼?”瞧瞧嗨,這就是我們的無雙國士。有了這樣的人,幹出的好大事,也就毫不奇怪,在長江口,一門炮被逮個正著,舷號936,一艘坦克登陸艦上,甲板下面空間大,艦體結構結實,正好可承載使用。不少人精神上站不起來,蔫蔫道,大概,也許比不了人家,人家炮口動能達到了30兆焦,實現初速3000千米每秒,我們能行嗎?瞧這話說得,一天光長人志氣,真像尋常人等的一句玩笑,真是跪久了爬不起來了。英國人透著那個擔心呀,將來中國的超級電磁炮,很有可能用來打衛星。衛星?當然,能打炮彈,即可打導彈,導彈打衛星,不就早已開始了實驗嗎?嘿嘿。

傳說“上帝之杖”。可能是一個傳言,有人要在太空部署動能武器系統,其原理通過火箭助推的鎢杆彈通過動能擊毀他國衛星,說得有鼻子有眼,要在2025完成部署,如果真有實現的可能,還真是一個大麻煩,太空戰從傳說走盡了現實,已然開始,面對“上帝之杖”,我們只能信其有,不信其無的,凡事預則立無預則廢嘛。我們不搞太空軍事化,但並不等於沒有反擊手段,已經實現了導彈打衛星,如果電磁導彈能實現,那便是另外的局面,使命必達。所謂善攻者動於九天之上,國家戰略高邊疆利益存焉,豈可等閒視之。我傳唱,我熱愛,唯願只般導彈早日能實現。最後想引用院士的話,來為今天的問題做個結,“一個工程技術人員,如果沒有把複雜問題簡單化和本質化的能力,將一事無成”,這就是我們自信所在呀。


魂舞大漠


近期國產電磁炮上艦測試的報道再次讓電磁炮的熱度大增,電磁炮從發射原理上與常規火炮存在革新性的不同,從火藥燃燒發射發展到了電磁感應驅動發射,使得彈丸的加速度和射程得到了長足的進步!但是,如果從打擊威力上來說,“威吶”認為電磁炮與常規遠程火炮並不存在革命性的差異。未來如果技術成熟,可能會取代目前的常規火炮,但是恐怕需要相當長一段時間才能實現了。
正在進行艦上測試的國產電池軌道炮,據稱彈丸速度可達2500米/秒、射程超200公里!

關於電磁炮的原理,學過初高中物理的同學都不難理解,簡單的說就是利用電磁感應原理,使得彈丸在強電磁場中在電磁感應力的驅動下在極短的時間內達到超高的速度(5馬赫以上),進而獲得超遠的射程和超強的穿透能力。但是電磁炮要想達到實用化的目標,至少要在以下幾個方面具有成熟基礎:

國產電磁炮與130mm 艦炮對比

1)大容量儲能設備:電磁炮發射彈丸的能量來自平臺提供的電力,而且極短時間內提供超過功率的電力輸出,常規發電、供電裝置無法滿足電磁炮瞬間的超過功率需求,必須配備專用的大容量、高輸出儲能設備。因此,電磁炮的應用不僅要配置與常規火炮類似的彈藥儲存裝置,還需要有專用的儲能設備,這兩方面都對應用環境要求極高,也為規模化裝備帶來不小的挑戰。


正在進行發射試驗的美國電磁炮
美國電磁炮系統組成,紅圈處分別為發動機組和儲能設備

2)高功率穩定電源:電磁炮所採用的發電設備,是目前挑戰最小的一個方面。隨著艦船綜合電力系統應用的不斷拓展,艦用發電設備技術也取得了長足進步,近期我國就有報道稱已成功研發20MW級艦用發電設備,這也為電磁炮上艦應用提供了有力支持。
072型登陸艦上的國產電磁炮系統組成
國產20MW艦用發電機組

3)使用、維護成本:電磁炮的建造精度要求極高,相關設備的成本也遠比常規火炮高出許多,此外,電磁炮所使用的彈藥也是一個高技術的結合體,美國原打算用於DDG-1000驅逐艦的AGS電磁炮項目之所以下馬,很大原因是因為其一發炮彈僅80萬美金的高昂成本!再考慮電磁炮日常維護的費用,一門電磁炮的綜合成本可能要比常規火炮高1個量級以上,至少在目前階段尚不具備成熟的實用價值!
不同類型的電磁炮彈丸
單價超過80萬美元的AGS高速彈丸

目前來看,電磁炮最大的優勢是高速、高穿透能力和遠射程,但這些特點各種導彈甚至遠程火箭彈也能達到類似的效果,其威力與目前的傳統武器也不存在代差,所以“威吶”認為目前電磁炮規模裝備的必要性不大。
國產遠程火箭炮射程可以覆蓋200公里以上
055萬噸驅逐艦裝備電磁炮後的效果圖


威吶解析


我是軍事妹子,加入電磁炮能夠實用,那麼未來軍艦的攻擊能力可能可成倍增強。

其實,電磁炮雖然已經進入了實驗階段,但是電磁炮未來的用途可以說並不是很多。就目前來看,電磁炮只適合在海基平臺使用。這時很多人都會有疑問,為什麼電磁炮不能在陸地、天空使用呢?首先,電磁炮雖然可以調解供電的功率來調節電磁炮彈的飛行距離,然而電磁炮動能過於大,需要的能量也十分巨大,所以配套設備動輒幾十噸,陸上和空中都沒有太好的平臺搭載。

圖為疑似中國電磁炮上艦試驗

電磁炮目前的應用方向其實還不是穿甲,儘管試驗中其穿甲性能極為優秀,但陸地戰鬥平臺如坦克等,以目前的技術能力還不能將龐大的電磁炮安裝到一輛車上,非要使用的話就只能一輛車扛著炮、後面再跟幾輛供電保障車。這在瞬息萬變的陸地上幾乎沒什麼戰鬥力可言。

圖為美國先鋒級高速運輸船搭載電磁炮

而未來電磁炮還有一個應用方向就是作為小型衛星平臺,或者作為反衛星武器使用。一般像偵查衛星和遙感衛星這種重量不超過1噸的小型衛星,只要電磁炮的口徑和動能能和前輩戰列艦一樣大,就可以很輕鬆的將衛星發射至400公里的近地軌道,而這也就代表著電磁炮也可以將衛星換成炮彈來擊落在軌道上飛行的敵方衛星。

圖為美國的電磁炮原型

美國在電磁炮上使用像朱姆沃爾特級155MM制導炮彈一樣的智能導引頭,並且從美國先鋒級搭載電磁炮的設想圖中可以看出,如此大的俯仰角度很有可能代表著美國已經在開發相應的導引彈頭或者火箭助飛系統來讓電磁炮作為導彈增程的平臺,而這時候,電磁炮的打擊距離可達上百千米,外加炮彈的精確引導頭,其打擊能力相當於多了數百枚導彈。


雙馬尾班長


多個軍事大國,都在測試可超高速發射炮彈的電磁炮,包括了中國、美國。

中國電磁炮已經進行海上發射測試,進度超越美國海軍!

一般認為,電磁炮炮彈速度可以超過音速六倍。相關國家軍方都表示,這種新型武器可能改變未來戰鬥的規則。這是一種未來可以多發連續發射的高科技武器,採用電磁推射原理,拋射速度極為驚人的炮彈,實現大射程或者出色攔截導彈能力。

中國已經在登陸艦上測試電磁炮。而據美國CNET新聞報導,美國海軍正在弗吉尼亞海軍陸地試驗場( Naval Surface Warfare Center)試射電磁炮。

這種革新型的電磁炮設計,藉助強大的電脈衝產生磁力驅動力,而不依靠火藥或其它化學彈藥,發射的炮彈射程超過185公里,炮彈速度大於六倍聲速。”美國報導說,海軍自2005年開始研製電磁炮,目前仍無軍艦裝備電磁炮的時間表,因此已經落後於中國。

美國海軍對此評述道:“這種電磁炮會真正的改變作戰規則。其炮彈射擊覆蓋面廣,反應極快,有很深的彈倉,增加了戰艦的火控範圍和打擊力。”美國海軍表示,目前正在測試多種炮塔的性能。

也許,除了的激光炮光速發射“炮彈”,電磁炮就會是世界炮彈速度最快的大炮。

面對中國電磁炮的迅速發展,美國海軍近日向外界證實,已經在美國海軍兩棲艦艇“龐塞號”(USS Ponce)上裝備世界第一座激光炮,現在部署於中東波斯灣。這是真正的激光武器,可以擊毀空中飛行的無人機、水面行駛的小型船隻等目標。

但是,激光炮還難以實現攻擊超遠距離的目標,因為它不像電磁炮能發射走拋物線的炮彈,因此只能攻擊視距內的目標,也無法攻擊地平線下方的目標。

最終各國都希望將電磁炮改進為操作簡單、精準率極高的實用性武器,而且儘可能做到在遠距離上無聲無息的完成攻擊。

因為電磁炮武器的“彈藥”是極高能量的炮彈,其速度為每秒2000米左右,比敵人的導彈還要快兩三倍,因此可以便於瞄準,高速發射進行攔截,敵方導彈進行躲避的時間非常短。其炮彈打擊目標,發生接觸時,會在瞬間產生巨大的能量轉換,甚至給目標產生高達數千度的高溫,摧毀目標更多的部分。

各國媒體都報導,中國電磁炮與美國相比,已經不是科幻作品,也不是試驗品,而是非常接近真正實戰的武器。

美國海軍研究部主管科倫德少將2014年時,還闡述了激光武器相對於電磁炮的一個法律問題:根據公約,激光器不能用於攻擊人體。他在華盛頓特區舉辦的一場新聞發佈會上說,海軍遵守該公約的要求,這意味著激光炮在應用中會受到一個額外的限制,電磁炮則沒有這個問題。

美國海軍部門的科學家凱莉(Inez Kelly)進一步解釋了相關問題:“如果發現水面一艘船隻駛來,激光武器只可以瞄準它的發動機,然後擊毀發動機,而不攻擊其它明顯有人活動的部位,例如駕駛艙。”但是電磁炮沒有這個限制。

媒體報道認為,總體而言電磁炮、激光炮都已經不是擺設,而且很快就不再是那種單一對付空中威脅、水面或地面目標的武器,而是可以攻擊各種物體的實戰武器。

預計最早使用這些武器的平臺會是戰艦。例如美國海軍兩棲艦艇“龐塞號”(USS Ponce)。預計一個這類武器系統的造價超過幾千萬美元,但是每發射一次炮彈的費用會比較低。美國海軍描述這一問題時表示:“電磁炮發射成本和普通火炮差不多。激光炮只要一發一美元。”

目前,各國正在研發進一步提高電磁炮、激光炮能量的方法,以便用於擊落更為高速的導彈,例如彈道導彈。


轉管炮


新型裝備的研發,總是能夠受到世界各國的關注,尤其是發展前景十分優異的裝備更是如此。縱觀這幾年的裝備發展史來看,現在的裝備都已經突破傳統,在往全新的方向發展。比如最新型的隱身無人戰機,還有各種其他的無人裝備的研發。以及其他裝備的電子化,信息化等。而且還有一些裝備,在發展的道路上似乎就走著走著就不見了。比如電磁炮,雖然美國已經揚言放棄,但是中國成功的裝配到了072A型登陸艦上。那麼這款安裝了電磁炮的072A登陸艦是否具有作戰能力?何止能夠作戰,火力強悍!中國這一黑科技連美軍都羨慕,坦言已被全面趕超。

其實電磁炮的設想是由美國最先提出的嗎,但是美國在經歷了各種實驗之後,當然也是經歷過各種失敗之後,它得出了結論,就是目前的電磁炮技術和電磁技術還不成熟,不能夠運用到實戰之中,而且打算取消這一研究項目。正是因為如此,很多人都在猜測,電磁炮是否會胎死腹中。

但是中國在這一發展方向上,並沒有就此放棄。而且在早些一段時間,就已經顯示中國的072A型登陸艦停靠某船廠進行改裝,從外觀上來看,類似於大型的“炮體”,網友也猜測它是電磁炮。當然最後也是得到了官方的證實,如果電磁炮能夠成功的在072A型登陸艦上使用的話,那麼他的戰力將會提升一大截。

因為電磁炮是利用磁場對金屬體導體產生的力,從而使得它能夠成功加速,讓後獲得速度從而彈射出去命中目標。而且通過這樣獲得的速度是普通炮彈的幾十倍,而且還沒有後坐力,並且打擊精度也是普通大炮的很多倍。但是它也是有一個巨大的問題的,就是電力供給的問題。

也有網友就中國的072A型登陸艦無法提供足夠的電力,其實這個問題網友就有點誇大其詞了。雖然常規動力的戰艦的電力輸出,不能夠和核動力相比,但是提供足夠的電力還是完全足夠的。因為通過脈衝電力系統,是完全能夠解決這一問題的。

而且中國和俄羅斯也在類似的項目上,有非常多的合作,並且都取得了不錯的成績。這種電磁炮在戰艦上使用的話,進行超視距作戰都可以不用導彈了,而且它幾乎是沒有被攔截的可能的,所以戰力當然強大。


諸葛小徹


電磁炮一旦能夠實用,未來軍艦的攻擊能力將成倍增強,比如DDG1000本來就預留了2個電磁炮的位置,但是無奈這個系統不爭氣,否者DDG1000可能就是第一艘戰列艦重生了!。

圖:裝載坦克登陸艦上的電磁炮


目前電磁炮正處於試驗階段,有成果的當然美國和中國了,而我們的電磁炮感覺比美國快那麼一步,至少我們的電磁炮上艦了,看著像一個炮臺的樣子了,而美國那玩意實在不像一個炮,連炮管都不像!

雖然電磁炮進入了試驗階段,但是未來能夠用上的恐怕並不是很多。就目前凱蘭,適合電磁炮的平臺只有海基平臺。為什麼就不能用於陸地和天空呢?陸地可能用得上,比如做一個固定炮臺什麼的,但這不及時敵人導彈的靶子嗎?至於移動炮臺,電磁炮可不止一個炮這麼簡單,其安裝在坦克登陸艦上試驗就是因為下面是空的,可以放很多的設備,而這些設備不但大,恐怕重量也會是幾十上百噸!

圖為美國電磁炮試驗,固定在一個支架上


如果非要在陸地上使用,那麼就得一輛大車扛炮,後面跟著幾輛電力保障車,戰鬥時還得接各種設備,轉移時又得拆各種設備,而且目標大,在瞬息萬變的戰場不但沒有戰鬥力,還將是空中目標的靶子!而且電磁炮的彈丸是具有一定導航修正能力的實心彈丸,對200公里外的目標殺傷主要還是要用高爆彈才行,不可能飛200公里去打穿甲吧?

而作為海上平臺使用就非常可靠了,大海一望無際中間沒有遮擋,在雷達鎖定目標後,電磁炮直接攻擊200公里以內的目標,成本非常低,而且殺傷力驚人,任何一艘艦船如果中一發,其穿甲效果足以將整艘軍艦貫穿,有了他,以主炮為主要攻擊手段的戰列艦時代真的有可能迴歸!


圖:無雙國士 馬偉明教授

而在人類的幻想中,電磁炮還是未來發射小型衛星的理想平臺,或者也可以作為反衛星的理想平臺。有專家進行過推選,將一顆不超過1噸的小型衛星發射到太空,目前需要電池軌道200米長,現目前來說還比較困難,但誰能預料到未來呢?發射衛星困難,如果精準的反衛星試驗呢?這時候就只需要100公斤的反衛星導彈發射到400公里的近地衛星位置,難度就小了很多了!

圖:在這個速度下,擊穿8-9層鋼板是沒有什麼問題的,軍艦有幾層鋼板?


目前在電磁炮研發上中美應該算是各有優勢吧,中國的電磁炮綜合能力上更快一籌,而美國在射速、智能引導頭上則領先,美國已經在DDG1000上試驗了有智能引導頭的155MM制導炮彈(成本卻達80萬一枚,比導彈還貴,實在有些汗顏),並且美國的DDG1000本來就是準備搭載電磁炮作戰的,只是電磁炮的進度實在太慢,如果未來電磁炮一旦上艦,電磁炮的打擊距離可達200公里,加上精確制導能力,一艘軍艦將相當於攜帶了幾百枚導彈,打擊能力將成倍上升!


狼煙火燎


近期中國的電磁炮上艦測試的消息傳出後,在軍迷圈引起了軒然大波,目前美國還沒有上艦測試的消息傳出,我們可以很自豪的說在電磁炮領域我們已經走在了美國的前面,為偉大的祖國點贊。


說威力之前咱們先來說說電磁炮的意義,毫不誇張的說電磁炮的出現絕對是革命性的,相關專家已經指出電磁炮是未來改變戰爭規則的技術,差不多和從半自動步槍到自動步槍的意義差不多。

我們知道電磁炮的出現將徹底改變炮彈的發射方式從以前的發射藥燃燒提供力轉變為通過電來提供磁力進而提供動力,由於通過電產生的洛倫茲力在炮管中不會衰弱,可以說是一個一直加速的過程,這樣最直接的結果就是炮彈的初速異常的大,可以達到6馬赫以上,而一般導彈也就4馬赫的速度,高初速就意味著穿透力高、射程遠,而且由於採用電力推動沒有高成本的發射藥,可以說以後發射一枚電磁炮彈成本要比普通的炮彈小的多,由於動能大威力也更大。



軍武小咖


電磁炮是由化學能變成電磁能的一次革命

現在包括以前,所使用的武器都是化學能推進,但是化學能依靠的是炸藥的含能量,在炸藥很難突破的情況下,電磁能就出現了。

炮彈都是由炸藥在密閉的空間內發生爆炸,這樣產生的膨脹將彈頭推出彈殼,也就是說決定炮彈射程的因素,一個是炸藥含能量,一個是炸藥容積,同樣容積裝藥的情況下含能高的射程遠,同樣含能裝藥的情況下容積越大射程越遠。

曉偉這是介紹的化學推進方式,接下來介紹電磁能推進方式。

磁場可以由電產生,那麼磁場的大小自然跟電流的大小有關,所以說電磁能的提升比炸藥容易太多,現在最先進的炸藥才能達到TNT的多少倍?所以說電磁能提升更簡單。

電磁能可以通過改變電場,來改變磁能大小,也就是說打近的目標可以調小一點,打遠距離目標可以調大,至於最多能調多大,取決於電磁炮的耐受力和電源功率。

電磁炮是電磁能推進彈頭,所以它的初速非常高,據說炮口初速在6倍音速以上,也就是說不裝彈頭,只依靠動能就能實現殺傷。現在的坦克炮炮口初速1800M/S,但是對於電磁炮來說這只是下限而已,電磁炮裝上坦克再厚的裝甲也沒用,坦克以後可能也會像現代軍艦一樣,走向主動防禦。

總結一下,電磁炮的優勢就是發射成本很低,適用範圍很廣,炮口初速快射程遠。並且電磁炮只是電磁發射技術的一種應用,既然能發射炮彈就能夠發射艦載機,也能夠彈射導彈節省燃料。



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