美國海軍測(cè)試時(shí)速9000公里電磁炮
美國海軍2月28日說，首門由企業(yè)制造的電磁軌道炮原型已試射6次，正接受炮管壽命和其他項(xiàng)目測(cè)試。這標(biāo)志著美國海軍在電磁炮的研制中取得重大進(jìn)展，為最終實(shí)用打下了基礎(chǔ)。
此次測(cè)試的地點(diǎn)是在測(cè)試地點(diǎn)是在位于弗吉尼亞州達(dá)爾格侖的美國海軍水面戰(zhàn)分部，測(cè)試從低能量狀態(tài)開始.
海軍研究局28日說，上周至今，這門炮試射6次?，F(xiàn)階段，研發(fā)人員重點(diǎn)測(cè)試炮管壽命和結(jié)構(gòu)完整性。按照設(shè)計(jì)，電磁炮炮彈最高速度將達(dá)每小時(shí)9010公里，是音速的7倍以上,試驗(yàn)將持續(xù)一個(gè)月。
彈頭內(nèi)將內(nèi)置衛(wèi)星定位系統(tǒng)
今后5年，研發(fā)課題為確保電磁炮連續(xù)發(fā)射和炮管冷卻。海軍希望電磁炮射速達(dá)到每分鐘10發(fā)。另外，研發(fā)人員需要確保彈丸能承受發(fā)射時(shí)的高溫和強(qiáng)大作用力，不至于解體。彈丸內(nèi)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其他電子裝置必須能正常工作。按照原計(jì)劃，全狀態(tài)的電磁炮將會(huì)在2017年配備美國海軍，它的服役將會(huì)大大提高美國海軍的對(duì)地打擊能力。
相對(duì)傳統(tǒng)大炮電磁炮是創(chuàng)時(shí)代的產(chǎn)物
我們知道傳統(tǒng)火炮是利用火炮是利用火藥燃?xì)鈮毫Φ饶茉磼伾鋸椡瑁S著射程的增加，對(duì)于火藥壓力的增加也直線上升，目前受限于技術(shù)手段，常規(guī)火藥能量的增加 已經(jīng)達(dá)到極限，因此傳統(tǒng)火炮的射程一直徘徊不前，這樣人們?yōu)榱诉_(dá)到提高火炮射程的目標(biāo)，開始尋找新的彈丸發(fā)射手段，其中電磁炮就是其中的一個(gè)，它的原理實(shí)際上非常簡單；根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)原理，位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)線在通電時(shí)會(huì)受到一個(gè)力的推動(dòng)，同時(shí)，如果讓導(dǎo)線在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線上也會(huì)產(chǎn)生電流，電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)的作用力，來拋射炮彈的。
電磁炮的初速和射程都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通大炮
電磁炮按照原理可分為線圈炮、軌道炮、電熱炮和重接炮等，考慮到結(jié)構(gòu)及難度等問題，目前各國發(fā)展的重點(diǎn)主要集中在軌道炮，它的結(jié)構(gòu)非常簡單，兩條平行的長直導(dǎo)軌組成，導(dǎo)軌間放置一質(zhì)量較小的滑塊作為彈丸．當(dāng)兩軌接入電源時(shí)，強(qiáng)大的電流從一導(dǎo)軌流入，經(jīng)滑塊從另一導(dǎo)軌流回時(shí)，在兩導(dǎo)軌平面間產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，通電流的滑塊在安培力的作用下，彈丸會(huì)以很大的速度射出。
這就是軌道炮的發(fā)射原理。與常規(guī)火炮相比，它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于彈丸作用時(shí)間長，因此炮口動(dòng)能大，根據(jù)相關(guān)資料電磁炮的炮口動(dòng)能可以達(dá)60焦耳，相比較之下，采用高能發(fā)射藥的美國MK45型127毫米火炮，其炮口動(dòng)能只有10兆焦耳，相當(dāng)于電磁炮的1/6，即使最新型的先進(jìn)艦炮系統(tǒng)－AGS，它的炮口動(dòng)能也只有30兆焦耳，這樣電磁炮的炮口速度、射程都大大優(yōu)于普通火炮，另外彈丸的飛行速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，這樣它的威力就高于后者，特別是可以攔截速度較快的目標(biāo)，如彈道導(dǎo)彈。
電磁炮可根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)調(diào)節(jié)發(fā)射能量
另外在攻擊地面目標(biāo)的時(shí)候，它的穿透能力也更強(qiáng)。另外彈丸受力比較均勻，因此飛行比較穩(wěn)定，命中精度較高，還有就是后座力較小，并且沒有火藥工作時(shí)產(chǎn)生的煙霧，對(duì)于周圍環(huán)境的影響較小，不容易暴露自己的位置，隱蔽性能好，這點(diǎn)對(duì)于戰(zhàn)艦來說 特別重要，對(duì)于艦艇的結(jié)構(gòu)和雷達(dá)等探測(cè)系統(tǒng)的影響較小，適合裝艦使用。
這也是為什么美國海軍對(duì)于電磁炮如此熱心的一個(gè)重要原因。此外電磁炮還有彈丸發(fā)射能 量可調(diào)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)?？筛鶕?jù)目標(biāo)性質(zhì)和射稱大小可快速調(diào)節(jié)電磁力的大小，從而控制彈丸的發(fā)射能量，與常規(guī)武器比較，火炮發(fā)射藥產(chǎn)生每焦耳能量需要10 美元， 而電磁炮只需要0.1美元。
研制電磁炮的技術(shù)難點(diǎn)眾多
不過電磁炮雖然優(yōu)點(diǎn)眾多，但是技術(shù)難點(diǎn)也不少，所以電磁炮遲這未能進(jìn)入實(shí)用，電磁炮的需要高能量密度、大儲(chǔ)能、能夠快速充電的高功能脈沖電源及其開關(guān)控制系統(tǒng)，這是電磁炮技術(shù)的基礎(chǔ)，要求載體的供電量能夠達(dá)到兆瓦級(jí)，以支持電磁炮的使用，特別是能夠迅速的再次充電，以提高電磁炮的持續(xù)射速。
近年來各國在脈沖電源的小型化得到較大的進(jìn)展，但是距離實(shí)用還是有一定的差距，這也是今后各國研究的重點(diǎn)，第二就是導(dǎo)軌，由于電磁炮的電流巨大，達(dá)到兆瓦級(jí)，所以產(chǎn)生的熱力、電磁力是非常大的，例如電流工作的時(shí)候，瞬時(shí)熱流對(duì)于軌體的沖擊，非常容易造成軌體本身的燒蝕，這樣就需要導(dǎo)軌本身有較強(qiáng)的強(qiáng)度和剛度來抵抗這些力量 的沖擊，同時(shí)還要保證具備良好的導(dǎo)電性能。
電磁炮炮彈不裝火藥只靠速度和動(dòng)能直接撞擊
在早期實(shí)驗(yàn)室階段，電磁炮一般采用巨大、厚重的銅導(dǎo)軌，但是在艦艇及車載使用情況下，顯然無法裝載如此巨大的導(dǎo)軌，所以最近也出現(xiàn)了采用其他材料的導(dǎo)軌，如鎢，但是鎢價(jià)格昂貴，所以各國也在尋找其他材料或者合金及半導(dǎo)體做為電磁炮的導(dǎo)軌材料。還有就是彈丸，電磁炮的彈丸與傳統(tǒng)火炮不同的時(shí)，它沒有裝藥，而是憑借較大的速度和動(dòng)能，用直接撞擊的辦法摧目標(biāo)，電磁炮的彈丸由電樞、彈托和彈丸組成。
戰(zhàn)列艦退役后美軍缺乏對(duì)岸支援火力
美國海軍對(duì)于電磁炮如此熱心，在于冷戰(zhàn)后“從海到陸”戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，冷戰(zhàn)后，由于美國海軍已經(jīng)掌握了世界各大洋的制海權(quán)，因此頻海地區(qū)作戰(zhàn)成為美國海軍主要作戰(zhàn)形式，美國海軍認(rèn)為隨著先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)、反艦導(dǎo)彈、岸炮的擴(kuò)散，越來越多的國家開始配備先進(jìn)的岸防武器系統(tǒng)，新型的岸炮最大射程已經(jīng)接近50公里，而反艦導(dǎo)彈的射程也超過100公里，岸防雷達(dá)的探測(cè)距離、精力和抗干擾能力也更強(qiáng)，這樣就形成了較為齊全的對(duì)海防御火力，在這些地區(qū)作戰(zhàn)的艦艇面臨著越來越大的壓力。
而美國海軍冷戰(zhàn)時(shí)期主要對(duì)陸支援火力是依荷華級(jí)戰(zhàn)列艦，冷戰(zhàn)后由于這些戰(zhàn)列艦過于老舊，加上預(yù)算減少，已經(jīng)全部退役，這樣美國海軍的對(duì)陸支援火力 主要集中在MK45型127毫米艦炮上面，但是這種火炮的射程較近，不到30公里，還比不上一些新型的艦炮。
顯然美國海軍不會(huì)讓數(shù)億美元的艦艇到到近岸去 和對(duì)方對(duì)轟，雖然美國海軍還有對(duì)陸攻擊巡航導(dǎo)彈和陸戰(zhàn)隊(duì)的AV－8B垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)，但是前者體格昂貴，顯然不能用于攻擊戰(zhàn)術(shù)型的目標(biāo)，后者難以提供持續(xù)的對(duì)陸支援火力。
美軍開始研發(fā)射程100公里的垂直艦炮系統(tǒng)
在這種情況下，從上世紀(jì)90年代開始美國海軍開始著手提高對(duì)岸支援能力。首先是提高常規(guī)艦炮的射程，主要是為現(xiàn)役的MK45型127毫米艦炮配備增程制導(dǎo)炮彈，與以前的普通炮彈相比，增程制導(dǎo)炮彈采用了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及高拋彈道，這樣將其射程提高到100公里以上，同時(shí)采用了GPS制導(dǎo)系統(tǒng)，確保了炮彈的命中精度，這樣就在一定程度上提高了MK45型艦炮的支援火力，但是127毫米艦炮炮彈體積相對(duì)較小，添加火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和制導(dǎo)系統(tǒng)后，影響裝藥質(zhì)量，因此其威力較低，難以對(duì)付堅(jiān)固的目標(biāo)，在這種情況下，美國海軍發(fā)展了先進(jìn)艦炮系統(tǒng)，也就是配備在新型驅(qū)逐艦上面的的155毫米垂直發(fā)射艦炮。
根據(jù)美國海軍的要求，先進(jìn)艦炮系統(tǒng)可提供全天候應(yīng)召火力，對(duì)付敵兵力或堅(jiān)固的火力點(diǎn)，對(duì)岸轟擊，為突擊準(zhǔn)備兩棲作戰(zhàn)目標(biāo)區(qū)，并協(xié)助陸上部隊(duì)沿海岸線推進(jìn)，垂直發(fā)射艦炮總體：垂直發(fā)射艦炮主要由兩座垂直或幾近垂直的155毫米口徑炮、全自動(dòng)彈藥倉和增程制導(dǎo)彈藥組成，包括裝彈機(jī)、彈藥轉(zhuǎn)運(yùn)控制系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、電氣聯(lián)接系統(tǒng)等。它們共同構(gòu)成一標(biāo)準(zhǔn)模塊，垂直安裝于甲板之下。
這一標(biāo)準(zhǔn)模塊同現(xiàn)役“宙斯盾”艦上的64單元MK41垂直發(fā)射裝置是同樣的，并有與艦上作戰(zhàn)系統(tǒng) 相連的電器和機(jī)械接口，垂直發(fā)射艦炮具有發(fā)射各種火箭助推彈和非火箭推進(jìn)的彈道彈丸的能力，可以采用GPS與慣性導(dǎo)航相結(jié)合的制導(dǎo)和控制系統(tǒng)。一個(gè)典型的垂直發(fā)射艦炮彈丸飛行體重90公斤、長約1.9米。無論彈丸的特點(diǎn)如何、采用何種發(fā)射藥、何種制導(dǎo)和尋的技術(shù)，垂直發(fā)射艦炮的彈丸在發(fā)射后都獲得較大速度 垂直向上。由于彈丸的大部分能量在穿越大氣層時(shí)因空氣阻力而消耗。
因此最有效的彈道是直接進(jìn)入高空大氣層后，炮彈“翻轉(zhuǎn)”轉(zhuǎn)向，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在全球定位系 統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)合控制下飛向目標(biāo)。垂直發(fā)射艦炮的彈藥倉可以容納750~1500發(fā)各種彈藥，采用全自動(dòng)方式供彈，可以最大15發(fā)/分的射速發(fā)射 155毫米炮彈。
垂直艦炮因過于復(fù)雜被美國海軍淘汰
美國海軍需要電磁炮防御導(dǎo)彈和打擊海岸工事
在這種情況下，美國海軍決定發(fā)展電磁炮用于對(duì)陸攻擊，以實(shí)現(xiàn)所謂的“猛烈打擊、快速打擊、持續(xù)打擊‘的目標(biāo)，根據(jù)相關(guān)資料，美國海軍第一代電磁炮的炮口動(dòng)能在16－32兆焦耳，炮口初速2500米、秒，炮彈初速可以達(dá)到6馬赫，射程達(dá)到370公里，射速可以達(dá)到6發(fā)/分，由于射程遠(yuǎn)、動(dòng)能大，所以電磁炮可以用來打擊遠(yuǎn)距離堅(jiān)固目標(biāo)，而在此前，這些目標(biāo)只要用戰(zhàn)斗機(jī)投擲重磅炸彈來攻擊，而遠(yuǎn)期美國 海軍希望把電磁炮的炮口動(dòng)能提高到64兆焦耳，這樣它的威力就更大，可以取代先進(jìn)艦炮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)美國海軍艦炮的電磁炮化。
電磁炮是攔截彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的利器
美國海軍研究局電磁炮項(xiàng)目主管羅杰·埃利28日在遠(yuǎn)程記者會(huì)上說，相比現(xiàn)有艦炮，電磁炮的射程“大大增加”。美軍現(xiàn)有127毫米口徑艦炮射程大約為24公里，而電磁炮初期設(shè)計(jì)目標(biāo)為大約185公里，最高超過400公里。研發(fā)人員說，依靠電磁炮的高速度和遠(yuǎn)射程，艦船能向登陸的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)提供支援，也可攻擊敵方艦船或防御巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈。
艦載機(jī)比電磁炮擁有更遠(yuǎn)的打擊范圍
電磁炮巨大的性能潛力，讓很多人相信未來電磁炮裝上全電戰(zhàn)艦后掀起的海戰(zhàn)革命或許會(huì)帶來大炮巨艦時(shí)代的回歸，將航母推下海上霸主的神壇。那我們這里不妨就將其與航母進(jìn)行一下對(duì)比。
首先是打擊距離，按照美軍的計(jì)劃在2025年將裝備的電磁炮射程可以達(dá)到370公里，而目前航母戰(zhàn)斗群的戰(zhàn)斗半徑已經(jīng)能夠達(dá)到500-600公里，未來裝備F-35C后將擴(kuò)展至1000公里，航母戰(zhàn)斗群在打擊距離上將擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。
其次是探測(cè)距離，裝備電磁炮的全電戰(zhàn)艦即便擁有遠(yuǎn)射程的電磁炮，但受地球曲率影響，其雷達(dá)探測(cè)和警戒距離仍然有限。而航母戰(zhàn)斗群因?yàn)檠b備有預(yù)警機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)更大的探測(cè)范圍，從而能夠?qū)崿F(xiàn)先敵攻擊和對(duì)己方遠(yuǎn)程炮彈和導(dǎo)彈進(jìn)行中繼引導(dǎo)攻擊。
電磁炮在航母體系中才能發(fā)揮出最大的作用
再者是傳感器的支持，裝備電磁炮的全電戰(zhàn)艦由于電磁炮射彈遠(yuǎn)射程的關(guān)系，它必然需要大量的傳感器平臺(tái)支持，這也是對(duì)它的一個(gè)巨大限制。而航母本來就是一個(gè)巨大傳感器和傳感器投放的平臺(tái)，航母戰(zhàn)斗群能夠在體系上支持起一個(gè)獨(dú)立的遠(yuǎn)程作戰(zhàn)。
而全電戰(zhàn)艦卻不能。這就猶如當(dāng)年武庫艦與航母的對(duì)比一樣，最終武庫艦出局的一個(gè)很重要的原因就在于它本身需要太多傳感器支持。
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