去年初,中國某登陸艦裝載電磁軌道炮出海試驗的照片曝光,顯示中國電磁炮已經進入到成品試驗階段。據網路媒體報道,中國電磁軌道炮成熟度已很高,未來有望在全球範圍內首個部署電磁艦炮系統。隨之而來,全球範圍內電磁軌道炮的發展似乎一下子成為“中國行我也行”的低門檻行業,近兩年以來,各國電磁炮研發新聞與訊息突然暴增,各國在電磁炮領域的研發突然加速起來。
中國電磁炮試驗樣機原型樣機
據小編不完全統計,目前除了中美兩國技術領先者以外,全球範圍內加入電磁炮研發競爭的國家有日本、法國、德國、印度、南韓、土耳其、俄羅斯、英國(與美國聯合)、義大利等,總數不下 10個國家。
在分析各研發參與國的技術進展之前,小編先給大家介紹下電磁軌道炮的基本原理:
電磁軌道炮:是電磁炮的一種最成熟的發展形式。所謂電磁炮是指利用電磁力產生動能推進彈丸高速前進的一種先進的動能發射技術。與傳統的火炮將火藥燃爆產生的燃氣壓力推動彈丸,電磁炮是利用強電磁系統中電磁場作用力,由於電磁作用力可以在炮管炮身中持續存在,其對彈丸作用的時間較傳統火炮要長得多,因此,可大幅提高彈丸的初速度和射程。電磁軌道炮由兩條平行的導軌組成,彈丸夾在兩條導軌之間。兩軌接入電源,電流經一導軌流向彈丸再流向另一導軌產生強磁場,磁場與電流相互作用,產生強大的洛倫茲力推動彈丸,達到很高的速度(理論上可以到達亞光速)。
電磁炮發射原理圖
電磁炮基本存在三大公認的優點,第一,彈丸速度快,初始速度可以達到甚至超過2500米/秒,射程遠,射程可輕鬆超過200公里及以上;第二,炮彈體積小,重量輕,可以減少後勤負擔提升裝填效率;第三,彈丸不填裝炸藥,安全性好。因為上述優點,電磁炮成為軍事研究領域的一個熱點。
自80年代初期以來,電磁炮就成為美軍未來武器規劃中的一個重要組成,其投入了相當大的資源進行領先研究。中國在這方面也持續展開跟蹤研究,在新世紀,隨著電源技術的發展和進度,中國電子軌道炮也步入了發展快車道,在部分技術領域甚至有趕超美國的趨勢。目前,在該領域的技術狀態基本是中美兩強加上眾多後發追趕國的態勢。
美國電磁軌道炮發展情況
早在2005年,美國就正式啟動了電磁炮專案,目前美國的電磁炮已基本具備對陸攻擊和反艦的功能。據公開資料顯示,目前美軍電磁炮研發專案已進入第三階段,即開發防空型電磁炮。據悉,它的發射速度為10發/分鐘、射程達200千米。美國希望用它來替代艦載防空火炮和防空導彈執行防空任務。不過為了提高炮速,美國已和英國BAE系統公司進行了合作,據悉現在研發的電磁炮射速要求在7馬赫以上,至少實現每分鐘發射6至10次,這樣有助於它能夠在較短的時間內擊中遠端目標。
美軍電磁炮發射彈丸畫面
不過美軍電磁炮研發最大的問題可能還不在於技術困難,目前在技術層面,美軍電磁炮最大的身管壽命已經接近常規火炮,唯一還需要突破是在射速上怎麼實現10發/分鐘的標準;美軍最大的難題在於,軌道炮本來是美國海軍未來“大型水面作戰艦”(Large Surface Combatant)的配套武器,但隨著美海軍DDG專案的挫敗及海軍對未來艦艇發展的規劃,美軍電磁軌道炮面臨著沒有裝備物件的可能。目前該專案獲得國防部撥款支援已經非常稀少,據悉2019年僅有2000萬美元撥款,該預算對於維持專案發展杯水車薪。這還是在面臨競爭壓力情況下的預算支援,否則,該專案都有可能被裁撤。
法德聯合體電磁軌道炮發展情況
法國、德國電磁(EM)軌道炮專案在法國國防採購機構(DGA)主辦的2017年“DGA創新”活動中亮相。 法德電磁炮專案於1987年由ISL(法國 - 德國聖路易斯研究所)發起,目前這個專案資訊很少。
1997年在法國東部的ISL工廠建立了一個名為“珀伽索斯”的全電磁軌道炮原型,該工廠靠近德國邊界。在2017年的DGA創新盛會上,ISL首次展示了功能齊全的卡車式電磁軌道炮,甚至在演出期間展示了5x5毫米炮彈的射擊。這些微小的彈丸具有每秒120米的初速。
目前,10兆焦的“珀伽索斯”正被用來推進發射器和電樞技術向以發展可靠的遠端火炮。最近的研究成果包括成功發射了初速達2500米的彈丸。 另外,ISL發射技術在電能轉化為動能(> 35%)方面已經成為全球公認的高水平轉化效率。
俄羅斯電磁軌道炮發展情況
據俄羅斯衛星網報道,2018年6月,俄羅斯工程師研製的電磁軌道炮加速器在俄羅斯科學院高溫聯合研究所進行了首次測試,該炮將彈丸加速至11公里/秒。這樣的速度足以克服地球引力進入軌道,也就是達到了“第一宇宙速度(7.9KM/S)”。
不過,從俄羅斯試驗圖片來看,該電磁炮還僅僅處於實驗室驗證階段,離開發出完整的技術樣機還很遠。
據悉,俄羅斯電磁炮採用了和美國類似的方案,也是利用電力和磁場使物體達到超高發射速度。俄羅斯科學院院長弗拉基米爾·福爾托夫表示,俄羅斯電磁炮的研發主要計劃用於航天領域,希望未來經過技術改進,或許能夠直接用這種超級大炮將衛星射入太空,從而大大降低火箭發射的成本。
印度電磁軌道炮發展情況
印度也是2018年電磁炮領域突然出現的新加入者之一。據印度媒體報道,2018年年中,印媒公佈了印度電磁炮發展的一些細節,在網路媒體上傳出一張電磁炮能源模組的圖片!
該模組是一個只有1.6MJ規格的電容器組,用來驅動12mm和30mm兩種口徑的電磁炮(或許稱為電磁槍更合適)。這個電容器組採用模組化設計,用4個0.4MJ電容模組構成。在印度已經進行的8次射擊試驗中,共發射了8克和120克兩種品質的彈丸,最大初速分別達到了1500米/秒,和可憐的550米/秒!據悉,印度科學家的下一步目標是讓電容器組達到10MJ的水平,以超過2000米/秒的初速發射品質達到1000克的彈丸。
由於目前只是公佈了一張電容模組的照片,所呈現的武器系統細節很有限,我們無從對其技術細節進行更進一步評估。但從印度公佈的能源模組來看,其中電磁炮發展應該還處於非常初級的階段,離“炮”還很遠。
土耳其電磁軌道炮發展情況
隨著中國電磁炮裝艦試驗,2018年電磁炮發展領域的另一個大新聞就是隨後的土耳其電磁炮測試畫面了。
從媒體報道來看,這款電磁炮的整體構造都要似乎比中國的還要科幻許多。據業內人士稱,這款電磁炮名為AH209,其口徑為35毫米,炮口動能10兆焦,還能夠投擲2斤重的特製彈丸,打擊射程為50千米。如果報道屬實,這個技術水平應該是僅次於中美兩國了。
在土官方公佈的測試畫面中,我們可以看出該款電磁炮的設計十分簡潔,發射結構基本完整。但是就目前來看,該炮應該是隻裝配了發射功能,沒有看到其他模組。
AH 209電磁炮目前應該並不完整,一個完整的電磁炮系統需要包含穩定的能源供應、瞄準、轉動機構以及專用的彈藥輸送、彈丸自動裝填等模組。這些模組的開發不僅對於炮塔本身有更高的需求,還需要有與炮塔相匹配的輔助支援模組的建設,尤其重要的是,穩定的能源供應對於持續的發射能力非常重要。由此可見,這款看似效能優秀的電磁炮和中美兩國已將完整電磁炮系統各功能元件、單元模組統一整合到一艘軍艦上測試的水平,還有相當大的差距。至少從投入實戰的角度來講,還是大幅落後中美兩國的。
日本電磁軌道炮發展情況
隨著多國公佈電磁炮發展進度,日本人似乎也不甘寂寞,去年也正式公開了其電磁炮研究進展。日本將該裝置稱為“電磁加速系統”,也符合基本情況,目前各國搞的這些叫“電磁加速系統”是可以的,叫電磁炮的恐怕只有中美兩家,因為目前只能加速很小的物體,都未達到武器級。
日本電磁加速系統介紹
日本電磁加速系統目前仍處在實驗室階段,距離武器還有很長的路要走。從公開的畫面來看,該系統有長條狀的推進加速器,很對電磁軌道炮原理進行演示。但該系統體積過於袖珍,炮身僅長2米、內徑16mm,並不具備實際武器用途。
雖然日本的“電磁加速系統”體型雖小,但各種配套裝置卻較為齊全。比如推進滑軌、脈衝儲能設施、電力控制器、散熱系統等。
南韓電磁軌道炮發展情況
2019年年初,南韓也加入電磁炮研發大家族。據媒體報道,南韓軍事科學技術研究所目前正在就中口徑電磁軌道炮進行技術攻關,目前,技術原理樣機已經搭建完成,一旦相關技術取得突破,那麼南韓也將成為電磁發射家族正式成員。
南韓電磁炮原理樣機
南韓人自從在炮戰中被欺負了之後,一直希望尋找一種能夠對抗的火炮系統,電磁炮為他們提供了很好的機會,如果南韓把目標集中在尋找一種對抗現有火炮系統的新發射系統,集中精力搞研發,再加上美國的技術支援,未必也不是一條通路。
曾經蒙著神祕面紗的電磁炮隨著中國人的突破,似乎又開始“爛大街”了。不過,2018年以來,各國在電磁炮領域怒刷存在感,不免使人有些魚龍混雜之感。哪些是真正認真搞研發,哪些是湊個熱鬧要點經費,恐怕最後還要以實際成果見真章!