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軍事解讀」解放軍電磁炮即將上艦?對比中美電磁炮研發
送交者: 中國海軍 2020年10月04日23:30:04 於 [軍事天地] 發送悄悄話

軍事解讀」解放軍電磁炮即將上艦?對比中美電磁炮研發


本篇較長,純屬乾貨。關注我了解軍武信息,感受國防動態


2018年1月31日,網友們的視線被一艘072型坦克登陸艦吸引,圖中的936“海洋山”號登陸艦的巨大火炮被媒體分析可能是解放軍艦載電磁炮樣機,隨後更多的相關消息開始流出。

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網絡上的更多的照片進一步的揭示了這門神秘巨炮的細節,圖中的甲板上安裝了疑似電池充能系統的方艙,這更加證實了網友們的猜測。

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新型電磁炮引發外媒重視

英國《簡氏防務周刊》曾以“神秘超級大炮藏身中國沙漠”為題報道稱,衛星圖像顯示,中國包頭市西北方的一個裝甲設備與火炮測試中心有兩門非同尋常的超級火炮,它們分別長約24米和33.5米。報道猜測,這顯示該測試中心正在對高速炮彈進行穿透力測試。
而據中國台灣《尖端科技》報道,2006年8月,解放軍在內蒙古炮兵靶場對超高速電炮進行了首次實驗,25公斤的彈丸被發射到250公里以外的預定區域,實驗獲得圓滿成功。這說明解放軍的電磁炮技術非常先進,而到現在已經過去了10年多時間,國產電磁炮技術必然有了更大的技術進步。

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而根據2018年6月的美國CNBC網站報道,美國情報官員稱中國的艦載電磁炮將會在2025年前投入使用,之所以引起足夠大的重視,不僅僅是電磁炮構想中的依靠動能實現高毀壞能力,更是打破了傳統的海戰中反艦導彈與防空系統的螺旋對抗,這是一種成本極低,卻防禦成本極高的革命性武器,例如美國海軍水面作戰中心達爾格倫分部(NSWCDD)設計的原型。

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根據相關資料,電磁炮的炮口動能可以達到60兆焦以上,在將10.43公斤重的彈丸以每小時9010公里(相當於7倍音速)速度投送到160公里時,還能穿透三堵混凝土牆或者6塊半英寸的厚鋼板。而採用高能發射藥的美國MK45型127毫米火炮的炮口動能只有10兆焦,初速807米/秒(約2.65倍音速),發射普通炮彈時的射程僅24公里。即使最新型的先進艦炮系統(AGS)的炮口動能也才達到30兆焦,發射增程制導炮彈時的射程為153公里。


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對於電磁炮的實際應用,中美兩國的構想並不相同,例如電磁炮的殺傷原理,相比美國單純利用高速帶來的強大動能,中國採取了在炮彈上安裝一定當量的戰鬥部。美國人設想電磁炮炮口動能達到64MJ,射程達到200海里,不過也就是設想,現階段想弄64MJ的電磁炮還是很難做到的。

這裡引用一下2013年美海軍的設想

 據美國《國防科技》雜誌報道,美國海軍日前與英國BAE系統公司敲定新合同,開發新一代具有較高射速的電磁炮。美國海軍研究局(ONR)於2005年啟動電磁炮項目,目前該項目已順利轉至第二階段,即開發實戰型電磁炮。BAE系統公司海軍電磁炮項目經理卡博基稱,該公司將幫助美國海軍將電磁炮的射速提高達到7馬赫甚至更快,並實現每分鐘發射6至10次,使它能夠在較短的時間內擊中遠程目標。

據美國《航空航天技術周刊》報道,按照美軍的設計,電磁炮要實現四種功能:對陸攻擊、反艦、防空和反導。目前試驗成功的電磁炮已基本具備前兩項功能。報道指出,美軍公開的相關資料顯示,目前開發成功的電磁炮完全可穿透T-72、T-80坦克的裝甲

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美軍的電磁炮研發項目已進入新階段,即開發防空型電磁炮。它可替代艦載防空火炮和防空導彈執行防空任務。這種發射速度為10發/分鐘、射程達200千米的電磁炮不僅能打擊各種戰鬥機,還能在較遠的距離上攔截反艦導彈。

  據美國《海軍時報》報道,防空型電磁炮的開發難度很大,但美軍仍然堅持推進這項工作,因為其終極目標是開發反導型電磁炮。報道指出,電磁炮的初速度極高,可用於摧毀低軌道衛星和在大氣層外飛行的彈道導彈。

  《 海軍時報》還稱,美軍開發艦載防空電磁炮具有現實意義。中國和俄羅斯兩軍都裝備了大量強力反艦導彈,兩國還在開發和裝備新型戰鬥機,其海航部隊的裝備實力不斷增強。因此,美國海軍期望艦載防空電磁炮能夠成為反制中俄航空武器的法寶


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然而,無論是安裝到戰艦還是作為艦隊防空的武器,目前的效能完全不能夠達成美海軍最初的戰略構想,可能十多年前,美國海軍無論如何也無法想到高超聲速武器和反艦彈道導彈的出現,在令電磁炮陷入了尷尬的地位,當朱姆沃爾特項目下馬時,美國的電磁炮也就此破產了。


中國的電磁炮研發處於世界領先地位

結合信息,中國的電磁炮相關的學術研究最早開始於1992年出版的《電炮原理》為電磁炮的未來發展提供了一個構想。

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在2006年開始了廣泛的學術研究

在2009年取得了重大突破,這裡引用一篇個人博客

中國超高速電炮研究已達17年之久,獲得突破時間在2001年底。2001年5月,北京有色金屬研究總院2001年在京宣布,其承擔的國家 “九五”重點科研項目“大面積雙面高溫超導薄膜”通過國家評審驗收。北京有色金屬研究總院是中國唯一將大面積雙面超導薄膜應用於器件的材料研究單位,具有穩定提供一定數量大面積優質雙面薄膜的能力,實現了中國高溫超導薄膜產業化生產。隨即,這項技術被應用於電磁領域,使中國超高速電炮研究突飛猛進。

經過17年的研究和實驗,中國的新概念武器“超高速動能電炮”的研製於2006年進入最後試用階段,即將問世。中國超高速電炮研究,雖起步稍晚,但在其先進的超導技術支持下進展迅速,現在世界一些主要的國家如美、俄等,都在研究這種新概念武器,,中國電磁發射技術並不比先進國家落後,更有可能首先擁有和使用這種超高速動能武器。


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電磁炮上艦條件成熟

根據馬偉明院士(中國工程院院士、中國電磁彈射技術研製者)在2017年受環球網的採訪表示:中國軍艦全電推進系統已領先美國一代,

環球時報:您曾經說過“我們的做法是從科學探索到關鍵技術攻關,再到工程實現,最終將設計者變為製造者,打通從創新到創造的最後一公里。”我對您提及設計者和製造者的理解是,設計者是畫草圖,製造者是已經有成品了,這種理解對嗎?

  馬偉明:是的。科學家和工程師,工程師和工匠有着不同的分工。由於我們國情原因,我們不僅要做科學家的活兒,還要能做工程師的活兒,甚至還要干工匠的活兒,才能把東西做出來。

環球時報:現在軍艦上大量採用電氣設備,特別是新一代採用全電推進系統、電磁軌道炮和電磁彈射/阻攔設備的軍艦,如何防止因對手引爆電磁脈衝炸彈導致完全失去戰鬥力?

  馬偉明:這個問題不太專業。脈衝彈是靠輻射,艦船全是鐵殼屏蔽的,很難影響到內部系統。它又不是陸地大電網。另外談到中國的綜合電力,我們全電(推進系統)是處於世界領先的位置。我們(技術)是中壓直流,一步到位。美國目前是中壓交流,還處於第一代水平,差我們一代。(他們目前)才開始做預研中壓直流,要趕上我們是十幾年以後的事情。(一項技術)領先不領先,先進不先進不是自己說的,需要世界同行評價,標準是客觀存在的。

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電磁炮未來的前景

結合電磁炮使用條件,海軍大型水面艦艇是最有利的作戰平台,對於是應對遠距離的的大型艦艇目標,電磁炮可以帶來超乎想象的毀傷效果,由於電磁炮的特性既具有類似金屬的力學強度,又含有與高能炸藥相當的化學能,還具有與惰性材料類似的安全性,可以直接機械加工,只有高速命中目標後才會發生爆炸,這種獨特的殺傷模式對於現代軍艦堪稱天敵。

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200KM的射程有很大的提升空間,介於其高速,對於現有的防空系統形成了前所未有的挑戰,但是,電磁炮並不是萬能的,首先,對於單一的炮彈無法在遠距離精準的擊中目標,對於速度極高的電磁炮想要在海面上擊中敵方艦艇這就要求對制導系統提出了相當高的要求,由於特殊的發射模式,這就對制導系統的電子原件提出了相當高的要求。

2017年5月10日,通用原子公司電磁系統分公司用自行研發的“閃電”電磁炮樣炮試射了加裝增強型制導組件的炮彈。這種火炮炮口動能達3兆焦,炮彈將承受自身重量3萬倍的重力加速度。這種新制導組件採用了新電池和制導、導航和控制軟件,具有雙向數據鏈能力,可使—飛行中的炮彈與地面相互傳輸數據。——知乎

電磁炮的射速慢,無法有效的形成持續密集的火力,難以對敵艦隊防空系統進行壓制

目前技術下輸入64MJ電能給炮彈的炮口動能在40MJ程度。美國磁軌炮發射20千克炮彈的炮口動能約4000萬焦耳,射速每分鐘4.8發,計劃中的64MJ炮口動能和每分鐘10發以上的射速在目前技術下難以達到,身管壽命也只有100發~400發。採取加裝水冷設備、更換導軌材料等措施之後,美國磁軌炮達到了每分鐘10發、身管壽命1000~1500發的指標,但炮口動能降至3300萬焦耳。——知乎

嚴苛的能源需求對軍艦的電力系統形成了不小的負擔



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