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電磁軌道炮的原理和應(yīng)用前景

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BAE電磁炮

美國國防部和美國空軍還聯(lián)合主持了一項(xiàng)稱之為“電磁軌道系統(tǒng)”的天基動(dòng)能武器研究計(jì)劃。由安裝在模擬空間環(huán)境的真空室里的電磁軌道炮發(fā)射的小型彈頭的速度已達(dá)8.6km/s。

該型武器引起了美國海軍人員的關(guān)注。電磁炮在其未來武器的發(fā)展計(jì)劃中,已成為越來越重要的部分。下面重點(diǎn)介紹美國海軍在這方面所做的工作。

2001年11月,美國海軍召開了電磁軌道炮發(fā)展研討會(huì),制定了一個(gè)“三階段計(jì)劃”:第一階段,在2005年前,研制炮口動(dòng)能為8MJ的樣機(jī);第二階段,在2005至2011年間,研制炮口動(dòng)能為32MJ的樣機(jī),初速要大于2.5km/s,炮管壽命為100發(fā),炮彈初速的馬赫數(shù)可以達(dá)到6,射程達(dá)到370km,射速可以達(dá)到每分鐘6發(fā);第三階段,開展電磁軌道炮的型號(hào)樣機(jī)研制工作,炮口動(dòng)能為64MJ,為在2020~2025年電磁軌道炮裝備部隊(duì)做準(zhǔn)備。

2005年8月,美國海軍啟動(dòng)一個(gè)名為“創(chuàng)新海軍樣機(jī)”的項(xiàng)目,計(jì)劃投入2.7億美元的資金,并希望通過對這個(gè)過渡項(xiàng)目的投資,主要在發(fā)射裝置、彈丸、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)等方面積累相對成熟的技術(shù),以便在未來4至8年里轉(zhuǎn)入軌道炮的全面研發(fā)工作。

2012年2月28日,美國軍方官員宣布,美海軍工程師在弗吉尼亞州的達(dá)爾格倫成功試射了第一部電磁軌道炮原型,將開發(fā)這種具有超遠(yuǎn)射程新型武器的工作推進(jìn)了一步。根據(jù)海軍公布的信息,炮彈初速可達(dá)7~8km/s,能夠打擊90~180km的目標(biāo)。

2014年7月11日,美國海軍研究局已經(jīng)將兩套電磁軌道炮原型機(jī)安裝到聯(lián)合高速船(JHSV)米利諾基特(Millinocket)號(hào)上,電磁軌道炮原型機(jī)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室條件下成功進(jìn)行了多次測試和發(fā)射。

2015年3月2日,美國海軍首次公開展出一種新式武器能以7倍聲速發(fā)射炮彈,研究人員將這種軌道炮描述為“星球大戰(zhàn)技術(shù)”,它可穿透160km遠(yuǎn)處的混凝土。

2016年美國海軍將在海上聯(lián)合高速船(JHSV-3)米利諾基特號(hào)上展示32MJ電磁軌道炮(見下圖),該電磁軌道炮能加速鐵磁性彈丸到超聲速(Ma=6~7)的速度,它使用一系列磁鐵沿軌道定位,類似于一輛磁懸浮(磁浮)列車(MAGLEV),美國海軍計(jì)劃在未來10年內(nèi)作戰(zhàn)使用。這就將10年的功能研究和幾年在弗吉尼亞州的達(dá)爾格倫海軍水上作戰(zhàn)中心驗(yàn)證其在岸上打擊各種目標(biāo)的成果最終獲得應(yīng)用。海軍計(jì)劃將電磁軌道炮用于實(shí)戰(zhàn)并能在21世紀(jì)20年代中期在水面戰(zhàn)艦上集成,但實(shí)際上目前還沒有按計(jì)劃去執(zhí)行。

美國海軍聯(lián)合高速船(JHSV-3)米利諾基特號(hào)上的32MJ電磁軌道炮

美國海軍聯(lián)合高速船(JHSV-3)米利諾基特號(hào)上的32MJ電磁軌道炮

如果電磁軌道炮正如計(jì)劃的那樣發(fā)展成熟,它將能提供的射程比今天的甲板炮更遠(yuǎn),并且提供的防御性防空戰(zhàn)能力比今天的攔截器更大。在當(dāng)前,電磁軌道炮的彈丸大約重11kg,長46~61cm,寬7.6cm,這使得它的尺寸小于5”/ 62炮的彈盒大小的一半,或大約只有導(dǎo)彈攔截器如SM-2的十分之一的大小。于是,船舶將能夠攜帶比導(dǎo)彈或普通彈盒更多的電磁軌道炮彈。由于彈丸是惰性的,不存在安全方面的問題,對艦上存儲(chǔ)的位置也就沒有嚴(yán)格要求。

電磁軌道炮合適的功率電平取決于任務(wù),因?yàn)檩^高的功率轉(zhuǎn)化為較遠(yuǎn)的射程。電磁軌道炮最重要的初期應(yīng)用可能會(huì)是防御性防空作戰(zhàn),它的巨大的彈藥庫將增加了水面艦隊(duì)的非垂直發(fā)射系統(tǒng)的防御性防空戰(zhàn)能力。電磁軌道炮將在較短的距離內(nèi)(小于30海里)是最有效的,因?yàn)樗臒o動(dòng)力彈丸不能在更遠(yuǎn)的距離上作機(jī)動(dòng)飛行去攔截機(jī)動(dòng)的超聲速反艦巡航導(dǎo)彈和反艦彈道導(dǎo)彈。

因此,32MJ電磁軌道炮的出現(xiàn)非常適合于防御性防空戰(zhàn)任務(wù)。它的面對面的射程達(dá)110海里,并且,當(dāng)彈丸飛過一個(gè)彈道時(shí),它達(dá)到的高度大約為20~30海里。這使得它能在這個(gè)距離上打擊如反艦彈道導(dǎo)彈這樣的高空導(dǎo)彈。小于32MJ的電磁軌道炮,未必能夠打擊防御性防空戰(zhàn)方案中的10至30海里的反艦彈道導(dǎo)彈。另一方面,更大的電磁軌道炮(如美國海軍正在開發(fā)的64MJ電磁軌道炮)將有更遠(yuǎn)的面對面總射程。然而,增長了總射程,并不會(huì)增長防御性防空戰(zhàn)的迎戰(zhàn)距離,這是因?yàn)榧s束電磁軌道炮迎戰(zhàn)距離的主要因素是彈丸不能作大的機(jī)動(dòng),因而不能在長時(shí)間飛行中去攔截機(jī)動(dòng)的導(dǎo)彈。更大的電磁軌道炮將需要更多的電力和冷卻,以換取更遠(yuǎn)距離攻擊的益處有限。

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