熱衷關注我軍武器裝備發展的軍迷們還是真能“扒拉”。幾天前，有網友在網絡中帖發了我軍“全軍武器裝備採購信息的公告資訊”中的截圖，其中就有關於“磁化等離子體火炮”公開招標的內容，這一信息頓時在軍迷中引起了不小的轟動，眾人齊將這一“磁化等離子體火炮”視為等同於諸如電磁炮、電熱化學炮樣的黑科技，並將其與我軍未來的“全電坦克”聯繫了起來。今天我就來解個惑，讓大家看看這個“倍兒有面子”的技術到底是個啥情況。當然，純屬探究技術的文字比較的“燒腦”，不喜歡的看客們輕拍。
▲ 網友們的眼睛神兒就是“尖”吶，這個不服不行
眾所周知，對於坦克炮和地面壓制火炮來說，身管是其最重要的零部件之一，身管壽命是火炮武器系統的一個重要評判指標。由於火炮在發射的時候，火藥氣體溫度很高以及彈丸膛內的摩擦，使身管的溫度迅速升高，容易造成身管的燒蝕和磨損，嚴重影響了火炮的壽命，並且造成在實戰中火炮不能連續長時間發射（火炮均有各自的規定射速，超過規定射速持續射擊，炮身過熱，金屬性能下降，精度降低），從而影響戰局。火炮發射產生的高壓氣體會對身管施加一個較大的徑向力，對身管強度造成嚴重影響，這就需要身管採用高強度的材料並具有相對較厚的壁厚（口徑與壁厚的比值，坦克炮為2.0～3.0，榴彈炮為1.7～2.0），這樣一來勢必對火炮的經濟性和武器系統的機動性帶來不利影響。
▲ 為了能承受住火炮發射時的徑向力，在身管材料、裝藥結構、加工工藝等方面各軍事技術大國使勁了招術
一直以來，延長火炮身管壽命問題是伴隨著火炮發展的一個難題。目前各國普遍採用的的提高身管壽命方法就包括有在發射藥中添加緩蝕劑、對身管內膛進行表面處理（如鍍鉻）、使用複合材料等。傳統添加緩蝕劑的作用是使其在高溫高壓下分解，與火藥燃氣發生化學反應，反應物沉積於內膛表面，形成一層保護膜，阻礙火藥在高溫燃氣中的有害成分向膛面擴滲和火藥燃氣對內膛表面的直接化學作用，起到保護身管的作用。對身管內膛進行表面處理是為了在身管內膛表面形成耐磨、耐燒蝕的塗層，和使用緩蝕劑具有相似的效果。使用這兩種方式雖然都能起到一定延長身管壽命的作用，但是將緩蝕劑或塗層附著到內膛表面的工藝複雜，並且緩蝕劑或塗層也會被不斷磨損。一些歐美國家採用的複合材料身管雖然具有較高的強度、剛度的優點，適合在大威力火炮中使用，並能減輕身管重量，增強機動性。但複合材料身管制造工藝複雜，生產週期長、成本高，不易推廣使用。為了克服上述的缺陷，各國的兵器研究人員可是絞盡了腦汁。
▲ 為保護身管內膛，在國內105mm坦克炮尾翼穩定脫殼穿甲彈的發射藥筒中就加入了緩蝕襯裡
我們一般所說的等離子體是指由失去電子帶正電的離子和帶負電的電子組成的混合氣體，是區別於液體、固體、氣體的第四態物質，具有十分獨特的化學、物理特性。由於等離子體中的高能電子與中性粒子發生碰撞而電離，生成大量的活性粒子，能有效提高化學反應效率。在多年以前，國外許多國家就已經開始研究基於等離子體技術提高火炮發射性能的電熱化學炮，它的原理也就是利用放電產生的等離子體點燃並增強與控制發射藥的燃燒，提高火藥燃燒做功的效率，實現火炮初速和炮口動能的提高，但是到目前為止許多技術難題仍未得到有效解決。
▲ 磁化等離子體火炮和電熱化學炮還是有很大區別的，可不能混入一談
我國的兵器科研機構在研究過程中提出了一種新的思路。他們提出利用傳統火炮高能硝銨發射藥爆炸產生的能量直接生成大量的帶電粒子，進而讓發射藥爆炸的高溫氣體中產生的帶電粒子在磁場作用下、在火炮身管內部形成一個較大厚度和更高濃度的離子體層，採用這項技術的火炮也就是“磁化等離子體火炮”。
看似很複雜，但從技術上很好理解。具體說來也就是在傳統火炮的身管外側纏繞設置線圈，形成“磁場發生器”，通電後線圈形成磁場。當火炮在發射時在磁場的作用下身管內的氣體能夠電離成等離子體並被被磁場約束在身管內壁，在身管內壁上就形成了一個等離子體層。這個等離子體層能夠在發射藥燃氣和炮膛之間起到隔熱作用，可使火炮身管所受徑向力大幅降低，又能使彈丸的推動力大幅提高，同時還能大幅提高身管耐熱性，延長使用壽命。
▲ 磁化等離子體火炮的簡要原理圖，圖中：1、磁性材料；2、身管；3、等離子體層；4、彈丸。（請注意：等離子體層並不是包裹彈丸）
但是要在這裡說明的是，不增加附屬設備要在火炮內膛中產生等離子體是不容易實現的，因為在火炮發射過程中，火藥燃燒使膛內產生大量高溫高壓氣體，其溫度可達2000～3000℃，但這個溫度並不足以使火藥燃氣發生有效電離，要使火藥氣體發生有效電離的條件溫度必須達到6000℃以上。為解決上述問題，可採取直接提高燃氣溫度的措施，但該措施涉及到火炮的裝藥參數、藥室結構、燃氣流動速度、膛內壓力的綜合作用，技術上難以實現；另外的辦法是採用添加電離種子的方法，也就是在發射藥中添加一部分電離電位比較低的物質，使燃燒產物在較低的溫度下能獲得較高密度的等離子體。我們的科研人員的做法是在普通火炮的高能硝銨發射藥中加入了一定份額粉末狀的硫酸銅和硫酸銨，作為電離的種子，在燃燒時就能增加發射藥燃氣的熱電離，獲得一定濃度的等離子體。
▲ 在傳統發射藥技術基礎上加入“電離種子”進行改進，並不是很複雜的事兒
那麼，磁化等離子體可對火炮帶來什麼好處呢？好處是顯而易見的：一是發射藥燃氣和炮膛之間的等離子層能使火炮身管的吸熱量大大降低，從而減少身管的熱燒蝕（無需再添加緩蝕劑等），並能提高火炮持續射擊時間；二是能夠降低發射時火炮身管所受的徑向力，延長身管壽命，並能夠使身管適當的減小壁厚，降低身管的重量（炮管減輕就能減輕火炮炮控系統或平衡機的負荷，並提高火力反應時間），增強武器系統的機動性（降低武器系統總重）；三是增加發射時火藥氣體對彈丸的推力，由於火炮身管的吸熱量的減少，火藥氣體的熱損失較少，向外的做功增加，從而使氣體對彈丸的推力增加，增大了彈丸的出膛速度（彈丸初速提高，將使坦克炮提高穿甲威力、榴彈炮提高射程）。同時還能抑制炮口焰，抑制炮煙增加（能降低被敵發現的概率，提高生存能力）。
▲ 坦克的身管輕了將“一好百好”，不但降低炮控系統載荷，減輕其重量，而且火力的反應時間也會明顯提高。
▲ 磁化等離子體火炮技術的應用，將會使坦克穿甲威力更強、加榴炮射程更遠
經過國內某兵種院校多年來的研究，到目前為止磁化等離子體火炮技術已取得了一定實質性的研究成果。這項技術的應用是非常有前景的，它既不需要在現有火炮的基礎上做大量的改進，又能明顯提高火炮武器系統的戰術、技術指標，優勢是非常顯而易見的。我們中國人在傳統火炮技術領域已挖掘殆盡，電磁炮、電熱炮等新概念火炮實用化尚需時日的情況下，磁化等離子體火炮技術堪稱是一個創舉，
常言道“彎道超車”就是指的這個吧。
▲ 如果不久後我們的磁化等離子體改進型125mm坦克炮的威力相當於甚至超過了140mm坦克炮的威力，法國人該作何感想？
閱讀更多 喜之狼的札記 的文章
