電磁炮攔截技術

電磁炮攔截技術

電磁炮攔截技術指的是利用電磁力推進彈丸的武器技術。由於電磁相互作用的洛倫茲力在強電磁場加速器內可把拋射體(彈丸)加速到所需要的速度,而電磁傳播速度為光速,理論上可能將彈丸加速到每秒數十千米,這樣大的加速度與速度給系統帶來了一系列技術問題。

基本介紹

  • 中文名:電磁炮攔截技術
  • 外文名:electromagnetic gun interception technology
  • 學科:航空工程
  • 領域:工程技術
簡介,研究方向,技術問題,電磁炮,組成結構,性能特點,作戰用途,

簡介

電磁炮攔截技術指的是利用電磁力推進彈丸的武器技術。由於電磁相互作用的洛倫茲力在強電磁場加速器內可把拋射體(彈丸)加速到所需要的速度,而電磁傳播速度為光速,理論上可能將彈丸加速到每秒數十千米,這樣大的加速度與速度給系統帶來了一系列技術問題。

研究方向

研究的主要發射裝置有線圈炮、電熱炮和軌道炮3種。其中軌道炮具有最高發射初速水平,但彈丸質量在1 kg左右;線圈炮只有發射大質量彈丸的前景,可發射上噸的質量,但初速難以達到2 km/s以上;而電熱炮可能是近期成用於軍事的武器,可望發射幾十千克質量,達到2-3km/s的初速。電磁炮技術在過去15年中發展較快,其難度也逐步被人們所認識,發展速度已經大大減慢。

技術問題

電磁炮的技術問題主要包括:電源與發電機技術,即單極電機和脈衝補償電機技術;開關技術和電樞技術;軌道電磁特性和防熱技術;超導技術在電磁炮上的套用問題;彈丸彈托與軌道磨損技術等。由於彈丸在稠密大氣層中飛行減速與氣動加熱問題十分嚴重,因此電磁炮最好套用在空間戰場上。空間發射的研製帶來的問題更多,只有在電磁發射器及其他相關技術上有質的飛躍才可能形成一科真正有效的攔截武器。

電磁炮

電磁炮使用的不是炸藥,而是利用強大的電磁體將射彈發射到遠達100海里的地方,速度可達音速的7倍,這讓傳統火炮的射程和速度相形見絀,後者只能將彈藥發射到10-20海里遠。
2018年3月,官方首次確認中國電磁炮上艦試驗獲得成功。

組成結構

電磁炮利用電磁力(洛侖茲力)沿導軌發射炮彈的武器。它主要由能源、加速器、開關三部分組成。能源通常採用可蓄存10~100兆焦耳能量的裝置。當前實驗用的能源有蓄電池組、磁通壓縮裝置、單極發電機,其中單極發電機是最有前途的能源。

性能特點

電磁軌道炮是一種遠程、高能、多任務的武器,其射速可達當前海軍的艦炮的3倍。其射程可達100英里(約161千米)以上,以艦船上儲存的電能為動力來源,利用電磁力(洛侖茲力)沿導軌將彈頭加速到很高的速度發射出去。美國海軍官員稱,這是一種不太昂貴、具有高殺傷力和遠程打擊能力的攻擊性武器。
電磁軌道炮彈頭重23磅(約10.43千克),可以從電磁導軌上發射,也可從海軍127毫米甚至155毫米火炮系統發射。導軌炮採用指令制導,但在未來可能發展成自導式。
除了在射程和毀傷力方面的優勢,該炮還是一種相對廉價的海軍火炮項目,每枚炮彈成本約25000美元。
由於電磁軌道炮是一種具有高能量的武器,因此發熱情況嚴重,需要有良好的冷卻技術支持。電磁軌道炮並不僅僅是一個炮彈發射裝置,而是由多個系統組成的。美國海軍正在對多個冷卻系統設計進行評估。
(1)電磁推動力大,彈丸速度高。電磁發射的脈衝動力約為火炮發射力的10倍,所以用它發射的彈丸速度很高。一般火炮的射擊速度約為0.8千米/秒,步槍子彈的射擊速度為1千米/秒。而電磁炮可將3克重的彈丸加速到11千米/秒,將300克的彈丸加速到4千米/秒。有的專家甚至預言,將來的速度可達100千米/秒。速度對於天基反飛彈系統來說尤為重要。因為攔截器速度越高,不僅攔截的效率高。而且可大大減少天基武器的數量。
(2)彈丸穩定性好。電磁炮彈丸在炮管中受到的推力是電磁力, 這種力量是非常均勻的,而電磁推力容易控制,所以彈丸穩定性好,這有利於提高命中精度。
(3)隱蔽性好。電磁炮在發射時不產生火焰和煙霧,也不產生衝擊波,所以作戰中比較隱蔽,不易被敵人發現。而且,它採用低級燃料作能源,而不是常規火藥,這有利於發射陣地的安全。
(4)彈丸發射能量可調。可根據目標性質和射稱大小可快速調節電磁力的大小,從而控制彈丸的發射能量。
(5) 比較經濟。與常規武器比較,火炮發射藥產生每焦耳能量需要10美元,而電磁炮只需要0.1美元。如果與其他太空武器相比,電磁炮就更經濟了。
加速器是把電磁能量轉換成炮彈動能,使炮彈達到高速的裝置。主要有:使用低壓直流單極發電機供電的軌道炮加速器和離散或連續線圈結構的同軸同步加速器兩大類。開關是接通能源和加速器的裝置,能在幾毫秒之內把兆安級電流引進加速器中,其中的一種是由兩根銅軌和一個可在其中滑動的滑塊組成。

作戰用途

電磁炮作為發展中的高技術兵器,被世界各國海軍所相中,把它作為未來新式武器,其軍事用途十分廣泛:
(一)用於天基反導系統:電磁炮由於初速度極高,可用於摧毀空間的低軌道衛星和飛彈,還可以攔截由艦隻和裝甲發射的飛彈.因此,在美國的"星球大戰"計畫中,電磁軌道炮成為一項主要研究的任務。
(二)用於防空系統:由於電磁炮初速度高,射速也高。有美軍軍事專家認為可用電磁炮代替高射武器和防空飛彈,執行防空任務。如美國正在研製一種電磁炮,其發射速度為500發/分,射程達幾十千米的電磁炮,準備替代艦上的"密集陣防空系統"。用它不僅能打擊臨空的各種飛機,還能在遠距離攔截空對艦飛彈.英國也正在積極研製用於裝甲車的防空電磁炮。
(三)用於反裝甲武器:美國的打靶試驗證明,電磁炮是對付坦克裝甲的有效手段。發射質量為50克、速度為3km/s的炮彈,是非常優良的反裝甲武器。
(四)用於改裝常規火炮:隨著電磁發射技術的發展,在普通火炮的炮口加裝電磁加速系統,可大大提高火炮的射程。美國利用這一技術,已將火炮射程加大到150km。
(五)用於反坦克武器。由於電磁炮初速極高,所以,它的穿甲能力極強,能有效地穿過坦克裝甲,成為反坦克厲器。美國曾進行過電磁炮打靶試驗:電磁炮發射質量為50克、速度為3km/s的炮彈,可穿透25.4mm厚的裝甲。有關資料還報導,用一種電磁炮做試驗,完全可以穿透模擬的T-72、T-80坦克的裝甲厚度。由此可見,電磁炮具有很強的穿透能力,是非常優良的反坦克武器。
(六)用於裝備炮兵部隊。電磁炮可望裝備炮兵部隊。美國海軍陸戰隊也對電磁炮感興趣。美國海軍陸戰隊經常在海外執行作戰任務,需要電磁炮這樣的遠程快速打擊武器,對沿岸作戰的士兵進行火力支援。美國陸軍也在研發較小型的電磁炮用於陸戰。
(七)用於裝備海軍艦艇。由於電磁炮具有的特點,它有望替代火炮,成為新型艦炮,裝備海軍艦艇。美國海軍準備將電磁炮裝備美國艦艇,美國的軍事有專家認為,電磁炮有可能成為為未來美國海軍新式武器。所以,美國前海軍作戰部長拉夫黑德上將稱它為會帶來"海軍戰法的革命。

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