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首發自:科普中國-軍事科技前沿

  坦克炮威力提升遭遇“瓶頸”

  目前,隨著主戰坦克裝甲防護能力的不斷增長,很多的坦克炮已經面臨威力不足窘境。有研究表明,提高120毫米和125毫米火炮炮彈初速的現有方法幾乎已窮盡,如不能在材料學等方面獲得突破性進展,想要進一步提升其穿甲能力基本上不可能。要提高坦克炮的威力,通常思路是擴大火炮的口徑。如2019年德國開始試驗用於升級英國“挑戰者”坦克的萊茵金屬130毫米炮,法國正測試用於升級“勒克萊爾”坦克的140毫米炮,日本正研究在90式和10式坦克上安裝135毫米炮的問題。而俄方相關人員也曾表示,俄羅斯已經為“阿瑪塔”平臺上的T-14坦克研製了152毫米火炮2A83,該火炮的次口徑彈能夠貫穿厚度超過1000毫米的裝甲,明顯超過了任何一種國外坦克的裝甲防護力。

坦克炮口徑不能無限提高

  但問題是,火炮口徑還受到載具承受力的限制,所以並非越大越好。而且火炮的口徑越大,其所使用的炮彈體積和重量也會增大。所以如果想要裝備152毫米或更大口徑反坦克火炮就必須將坦克總重提升,同時還有可能需要減少彈藥儲備量和降低生存力。

  “土洋結合”的電熱化學炮

  以目前的技術而言,除了加大火炮口徑外,可行的方案還有利用電熱化學炮。

  電熱化學炮由電源、脈衝形成網路、炮身、炮架等部分組成,其炮彈則由等離子體噴管、發射藥和彈丸等組成。據介紹,電熱炮的發射原理是:由電源發出的高電壓大電流經脈衝成形網路的調節,使其成為波形符合彈道要求的電流脈衝,輸入等離子體噴管,引起電極間產生電弧,燒蝕塑膠毛細管壁,產生高溫、高壓、含氫量高的等離子體射流,高速噴入發射藥,使發射藥發生化學反應生成高溫高壓燃燒氣體,驅動彈丸高速運動,從炮口射出。

  電熱化學炮不像純電磁炮那麼具備科幻色彩,加速彈丸的能量全部來自電能,而是將常規發射藥的化學能與電能“土洋結合”,加速彈丸的大部分能量仍來自化學發射藥。因此一方面可以降低對電能的需求(可使電能需要量減少80%),有利於電源的小型化;另一方面也利於與傳統火炮技術的銜接。電熱化學炮的主要優點是:彈丸的初速度大,射程遠,其炮口動能比傳統火炮提高約25~55%,典型根據氣體動力學原理估算,電熱化學炮彈彈丸的初速度最高可達3~4千米/秒。由於其推進劑的化學反應速率可由輸入的電流脈衝調節控制,所以射程改變靈活,同時除發射電熱化學炮彈以外,也可發射普通炮彈。

美國進行電熱化學炮射擊試驗

  電熱化學炮的研究始於1980年初,到目前為止已經取得了較大的進展,各國都在這一技術領域進行了理論探索和實驗研究,其中尤其以美國的進展最快。在2005年美國聯合防務公司進行了首次電熱化學炮射擊試驗,當時美方將M8型裝甲車作為平臺,安裝了一門改裝的120毫米XM291型坦克炮,據悉該炮具備一個點火脈衝電源系統,可對120毫米炮彈進行等離子點火,同時仍保留了常規的點火裝置。

  軍事小詞典

  電熱化學炮:這種火炮利用高壓電流產生等離子體,進而引燃發射藥,使彈丸高速從炮口射出。電熱化學炮將常規發射藥的化學能與電能相結合,既可以降低對電能的需求,有利於電源的小型化;也便於與傳統火炮技術的銜接。

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