經常在媒體上看到電磁炮很厲害。請問電磁炮真正厲害在哪裏,現在發展到什麽程度,我國電磁炮水平如何?
電磁炮是指利用電磁力發射超高速炮彈,並利用其巨大的動能毀傷目標的新型動能武器系統。傳統火炮利用火藥氣體壓力等化學能投擲彈丸。與電磁炮相比,電磁炮是利用電磁力而不是化學能,所以有很多優點。
首先,推進火藥氣體沒有能量消耗(傳統火炮發射時,彈丸必須高速前進,火藥氣體也必須高速前進),能量利用率高,可以突破傳統火炮的初速極限,達到極高的初速,射程遠(輕松達到100公裏以上)。其次,電能可以由柴油機、核反應堆等任何壹次能源產生;射擊時沒有聲音、煙霧和槍口火焰,具有良好的射擊隱蔽性;電能可根據目標的性質和距離進行選擇和調節,效率高;發射過程可完全由計算機控制,發射穩定性好,更容易達到高精度。因此,電磁炮被認為是未來壹種新的武器系統,將引發火炮技術的革命。電磁炮按原理可分為線圈炮、軌道炮和重聯炮。其中coilgun是發展最早的電磁炮樣式,由固定線圈和彈丸線圈組成。固定線圈相當於槍管。通電後會形成運動磁場,在彈丸線圈中產生感應電流。Coilgun就是利用磁場和感應電流相互作用的電磁力來加速彈丸線圈,使彈丸高速射出。
軌道炮的結構比較簡單,由導軌、發射組件、電源系統和控制系統組成。兩條軌道平行放置,貫穿炮管。發射組件由射彈、輕型子彈架和推進板組成,它們與導電電樞壹起放置在兩個軌道之間。彈托固定彈丸,脈沖形成網絡、電容器組或旋轉機械裝置提供發射所需電能。脈沖形成網絡給壹個軌道通電,電流通過導體電樞流向另壹個軌道,從而在兩個軌道周圍分別產生垂直於軌道的強磁場和與電流相反的力。磁場與流過電樞的電流相互作用,產生沿槍管軸向的洛倫茲力,使發射組件和電樞沿軌道加速到超高速。當發射組件離開炮口時,彈丸、電樞和推進板與彈丸分離,彈丸開始飛向目標。最早的軌道炮是法國人維勒魯伯在1920年發明的。由於其結構相對簡單,易於實現,軌道炮已成為目前電磁炮發展的重點。
重接炮是電磁炮的最新發展形式,是壹種多級加速無觸點電磁發射裝置。重聯炮沒有炮管,要求彈丸在進入重聯炮之前有壹定的初速。它的工作原理是利用兩個磁場來重新吸引和發射物體。當兩個磁場相互作用並擴展成壹個體積或壹個新的磁場結構時,拋射體被高速向前推動。由於重接炮是無管炮,不存在過熱和燒蝕問題,因此被認為是未來天基超高速電磁炮的雛形。
20世紀80年代以來,美國、蘇聯/俄羅斯、英國、法國、中國、日本、以色列、德國、荷蘭、丹麥等國家相繼建立實驗室,投入大量人力財力進行研究,使軌道炮技術發展迅速,其中美國在軌道炮技術發展上處於領先地位。2005年8月,美國軍方開始正式立項研制軌道炮。根據美軍的公開數據,艦載電磁炮原型炮的初速為2500m/s,發射的彈丸能以5馬赫的速度命中目標,射速超過6發/分鐘。由於彈丸動能巨大,艦載電磁炮的殺傷效果是現有艦炮的3 ~ 5倍,最大射程可達數百公裏。美國海軍希望到2030年,艦載軌道炮的炮口動能達到64 MJ,最大射程達到321 km,以取代155 mm的“先進艦炮系統”,據美國媒體報道,“朱姆沃爾特”級驅逐艦的3號艦“林登·b·約翰遜”號將率先換裝軌道炮。
中國的軌道炮沒有公開報道,但媒體報道了解放軍海軍工程大學教授馬偉明在艦船新型綜合發電技術和電磁發射技術領域解決了壹系列世界級科技難題,馬偉明帶領的創新科研團隊也在電磁發射技術領域取得了10多年的集群突破,不僅實現了與世界最強國家在該領域的同步發展,多項技術還是世界首創。可見中國在電磁發射技術上是很強的。