電磁軌道炮比常規的武器系統的優勢在哪裡?電磁軌道炮很厲害嗎?

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電磁軌道炮相對於常規武器系統並不全是優勢,劣勢也很明顯主要就是在導彈時代力電磁炮的應用前景並不好,它的優勢主要是相對於傳統火炮技術的。火炮通過發射藥的巨大爆炸膨脹力將彈丸擠出炮膛,這樣火炮的壽命與製造成本都是非常高的,以意大利奧托艦炮為例其一般化的75mm艦炮造價都在200萬美金以上,而且使用壽命受到極大限制。

火炮的發射藥爆炸或造成極大地能量損失,炸藥的製造與保存也是非常麻煩的危險工作。日本舊海軍的河內號、三笠號、筑波號、陸奧號等戰列艦,以及松島號巡洋艦都因為下賴火藥的極不穩定性導致彈藥庫爆炸報廢了整艘軍艦,這也是整個海軍史上自沉最多的戰艦之國。況且發射藥藥包的數量和體積遠比彈頭要多,這會大大限制戰艦的空間利用,在交戰中藥包缺乏防護手段很容易殉爆危機整艘軍艦的安全,日德蘭海戰中英國3艘戰列巡洋艦都是由於炮塔被擊穿造成的大火蔓延到彈藥庫造成的爆炸而沉沒的。


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電磁炮是指利用電磁力(即洛倫茲力)將發射組件加速到較高的速度,使電源電能轉換為宏觀物體動能的新概念武器,也標誌著軍事領域顛覆性技術時代的到來。

由於電磁炮是利用物理學中運動電荷或者載流導體在磁場中受到洛侖茲力作用的原理來實現彈丸的加速,所以根據加速方式,可以分為:導軌炮和線圈炮。

導軌炮,主要是由一對平行導軌和夾在其中可以移動的電樞、電源系統和開關係統組成,當開關閉合時,向一條導軌輸入強大的電流,經過電樞沿另一條導軌流回,載流電樞在流經導軌電流產生的磁場中受到洛侖茲力的作用,將電樞加速彈丸,完成發射(一般來說,流經導軌的電流強度越大,電樞的加速度就越大,彈丸的飛行速度就越快)。

線圈炮,主要由感應耦合的固定線圈、可動線圈、電源系統和開關係統組成,其中的固定線圈相當於火炮的身管,可動線圈相當於炮彈。當固定線圈通電之後,所產生的磁場與可動線圈上的感應電流相互作用,產生強大的洛侖茲力,推動可動線圈高速向前運動,從而給彈丸加速,完成發射。

從目前的實際應用來看,各主要軍事強國的電磁炮技術集中在導軌炮領域(結構相對簡單,易於實現發射裝置的輕型化,但是能量轉換效率較低),並且研發了單一、串聯、並聯、多層等導軌構型,電樞主要採用固態金屬電樞或者等離子體電樞,炮口截面也有方形、圓形和橢圓形等多種可選方案,進行了大量的理論和實驗工作,已經取得了顯著的進展。

電磁炮與傳統的化學能火炮相比,具有以下幾個方面的優勢:

彈丸初速不受限制,傳統的化學能火炮受到發射藥氣體膨脹音速的限制,在目前技術條件下已經接近理論極限,炮口初速很難超過1800米/秒。而我國中科院等離子體物理研究所在1988年進行的電磁軌道炮樣機試驗中已經可以將彈丸加速到3000米/秒,未來還可能在發射大質量彈丸時突破5000米/秒的初速,從理論上看初速的進一步增加不受限制。

存儲使用安全,傳統的化學能火炮或者常規導彈武器系統都使用了大量易燃易爆的高級含能材料,平時就需要在專門的恆溫恆溼彈藥倉庫進行存儲,並且定期抽檢,儲運成本較高;在戰場條件下,特別是在敵方的火力攻擊下,這些含能材料極易受到毀傷,引發殉爆等二次殺傷效應。而電磁軌道炮武器系統則是主要依靠電源電力作為發射能量,製造、存儲和運輸都較為方便,即使被敵方火力打擊,也不會引發二次殺傷效應,附帶損傷可控。

使用成本低,傳統的化學能火炮或者常規導彈武器系統在戰爭中的消耗量大,製造成本高昂,經濟負擔比較重。而電磁軌道炮武器系統除了採購初期的成本較高之外,在整個全壽命週期內的運作成本較低,其電源電力成本和彈丸成本要遠遠小於傳統的化學能火炮和常規導彈武器系統。

此外,電磁軌道炮武器系統在使用中還能靈活的調整初速和射程,滿足打擊不同類型目標的需求,並且實現隱蔽發射。


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軌道炮,又叫磁軌炮、電磁炮、電磁軌道炮(Rail gun)。就是依靠電磁力推進彈丸的炮。

電磁軌道炮有很多優勢,包括電磁力相對於火藥推進的炮彈作用力時間更長,炮彈可以獲得更高的初速度。速度高了在打擊遠距離目標時就更加精準,更何況電磁加速過程更加可控,進一步提高了精準度。


同樣由於速度快,可以直接依靠動能殺傷目標,彈丸不需要火藥且體積較小。這樣使得後勤壓力減少,彈丸可以攜帶更多以及存放更加安全。

如果電磁炮應用到軍艦上,那麼摧毀200公里以外的敵軍目標的成本將大大降低。尤其是對於低價值目標,以往需要發射一枚價值幾百萬美元的巡航導彈,而電磁炮只需要一發炮彈就可以搞定。

既然這麼厲害,那為什麼還沒有大批量應用呢?因為現在電源的問題沒解決。按照現在的技術,如果艦船使用電磁軌道炮,那麼攜帶的電池的重量將大於直接攜帶炮彈的重量。而且如此大電能,普通艦船,甚至核動力艦船都沒有足夠的發電功率。



所以電磁軌道炮如果真的要應用,那至少還得等個20到50年。目前只能在地面或者實驗船上看得到。


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要了解電磁炮的優勢,就要了解電磁炮的對手-傳統化學能火炮。傳統的化學能火炮依靠炸藥爆炸產生的高壓燃氣做功發射炮彈。要提高火炮的射程,就要提高火炮的膛壓和炮管長度。

但是膛壓和炮管長度的提高是有上限的,而且加長炮管也會減少炮管單位長度下的推進效率,因為高壓燃氣隨著炮彈在炮管中前進其壓力也會越來越小。如此一來,傳統的化學能火炮其瓶頸就很明顯了。

而電磁炮,在炮管長度不變的情況下,其炮管單位長度下的推進效率是不變的,同時也不受膛壓的限制,從這個角度講,電磁炮無疑有著比化學能火炮更遠的射程,更高的初速。是一種理想的化學能火炮替代品。而且因為沒有推進藥,使用的安全性,載彈量相比化學能火炮也更高。

但是呢,電磁炮是化學能火炮的理想替代品,這句話聽著其實是有點不對勁的。現在海軍艦艇的主要打擊武器,要麼是艦載機及其攜帶的各種彈藥,要麼是艦載的各型導彈。火炮本身就是一個相對次要的角色。如此一來,電磁炮的地位為何尷尬也就不難理解了。你也能看到,美軍早就開始頻繁的實驗航母的電磁彈射器,但是電磁炮彷彿就像乾兒子一樣,進度不快,項目優先度也不高。

所以要指望電磁炮在海軍裝備領域有很重呀的位置是不現實的。而在地面,電磁炮的應用前景則要廣的多。在可預見的未來,電磁炮可以用於野戰自行火炮,因為射程可快速調節,可以支持5發甚至10發炮彈同時落地。也可以用於坦克。

總之電磁炮在未來是火炮的理想替代品,其遠超火炮的射程和初速將掀起軍隊的裝備和編制的新一輪改革。


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電磁炮被稱為“二十一世紀戰爭之劍”,目前有錢、有實力的大國都在研究,應該是很厲害了。當然電磁軌道炮只是電磁炮中相對技術較成熟的一種,與傳統火炮相比,在炮口初速、打擊範圍、打擊時效方面具備諸多優勢。

電磁炮的分類及特點

目前來說,電磁炮按結構類型可分為4大類,分別是電磁軌道炮、磁力線重接炮、同軸線圈炮、軌道線圈複合炮。目前美國和其他大國正在重點研究、技術相對成熟並進入實體裝備測試階段的只有電磁軌道炮,其他三類不是處於理論階段就是處於工程研究階段,尚不具備實用化條件。

電磁軌道炮:強大的電流在兩導軌間產生強磁場,通點滑塊在導軌產生的安培力作用下加速炮彈。相對來說電磁軌道炮結構較為簡單,炮彈與炮管有接觸,但是會灼燒炮管部件,效率及加速能力較弱。

磁力線重接炮:具有初速的炮彈在矩形線圈產生的磁場中,收到磁場力作用,穿過其間隙並加速。這種炮沒有炮管,體積限制小,加速穩定,不會產生灼燒現象。

同軸線圈炮:感應電流磁場與加速線圈磁場相互作用,產生磁場力,使炮彈加速併發射。這種炮有炮管、無導軌、炮彈與炮管無接觸、效率高,但是線圈會產生反電動勢能,較難實用。

軌道線圈複合炮:就是電磁軌道炮和同軸線圈炮的結合體,吸取其優點,彌補缺陷。

電磁軌道炮的相關優勢

下面一張圖基本能說清楚:

世界各國電磁軌道炮的研究進展

目前,美國的電磁軌道炮技術研究還是比較考前的,分別在達爾格倫水面作戰研究中心和陸軍白沙導彈靶場安裝兩門電磁軌道炮進行測試。美海軍2019財年預算文件計劃為電磁軌道炮和定向能武器撥款近5000萬美元,用於研發測試,其中電磁軌道炮炮管壽命是重要課題之一,目前美國最新材料的炮管可以持續射擊數百次,而美國的最終目標是達到1000次。

法國和德國聯合設立的法德聖路易研究院也公佈了歐洲艦載電磁軌道炮初步設計構想,要求射程超過370公里,毀傷能力達到現役100毫米艦載炮水平,動能炮彈全重8公斤,膛內加速度50000g,炮口初速2500米/秒,炮彈重點速度1500米/秒,需要艦艇提供30兆瓦以上電功率。

我國的電磁炮發展就不詳述了,近年的新聞都有大量報道,可以查看以下。


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