中国赶上美国电磁炮技术?我们已秘密研究30年

18-02-02

Permalink 07:41:12, 分类: 洪哥谈兵

中国赶上美国电磁炮技术?我们已秘密研究30年

  在2018年春节即将来临之前,又发生了一件让广大军迷喜出望外的大喜事,有热情的军事网友在武汉拍到了据说是国产舰载电磁炮的照片, 从图片上看,此炮的口径巨大,搭载在072大型登陆舰936“海洋山”号舰首,外形和美海军公布图片上的高速全铝制双体型舰艇“米利诺基特”号上实验的电磁炮风格迥异(当然这个计划最终没有进行下去),一个是二战风格的巨型炮塔显得硕大无比,另一个则是金字塔带隐形特征的炮塔,充满科幻色彩。军事专家张强告诉记者,实际上,电磁炮的概念最早于西方在1844年提出,经过了一个漫长的发展过程,挪威物理学教授克里斯坦·勃克兰(Birikeland)在1901年制造了世界第一台电磁线圈炮,利用一系列能自动接入电路的空心螺线管状线圈,将一钢制弹丸沿身管加速,这就是电磁炮的基本原理,实际上,从最近公布的我军电磁炮照片,我军的这款电磁炮也可以归类于电磁线圈炮,只不过它更加高级。



  从一系列文献来看,我军电磁炮能量大约为20至30MJ之间,略小于美军33MJ水平。

  由于当时科技发展水平不高,研究技术条件相对落后,所以电磁发射的研究进程中遇到了种种困难,1957年,美国空军科学研究所甚至得出了“电磁发射根本行不通”的结论。总体来说,这在一阶段电磁发射技术仍处于初步探索阶段。直到1978年,澳大利亚国立大学的科学家们在5米长的导轨型电磁发射器上,把质量为3克的聚碳酸脂弹丸加速到5900米每秒的速度,大大超过了常规炮弹的飞行速度,这迅速引起了各国军方的兴趣和关注从此,电磁轨道发射的研究工作开始进入了快速发展时期。进入21世纪,随着电磁炮技术的逐渐成熟,面对电磁炮前景的种种诱惑,美国陆海军分别制定了相应的研究计划。2003年,美国陆军与ATK公司和通用动力公司合作制定了为期10年的陆军电磁轨道炮发展计划,随后2005年10月美海军研究办公室与BAE系统公司、通用原子公司分别签订合同启动创新海军样机项目,要求为海军研发大口径电磁轨道炮。



  总体上来说,美军的电磁炮发展计划来看,制约电磁炮的炮管或者说轨道烧蚀寿命,轻型实用化身管,高密度脉冲电源(例如脉冲电容器,脉冲交流发电机)已逐渐成熟,具备了装车上舰条件,但恰恰在这个时候,美国发展电磁炮的速度和冲劲,被财政拨款克扣给“击败”了,美军高层的人事变动让美军在电磁炮上的领先出现了松动,因为中国人来了,从国内公开的一系列技术论文可知,我国从1981年起开展电磁发射技术的研究 ,军械工程学院教授王莹是公认的中国电磁发射技术奠基人,他发起、组织、指导了中国电磁发射的研究,目前,在中国有几十家单位开展与电磁发射相关的研究工作,1986年,中国工程物理研究院流体物理所建造了我国第一台电磁导轨发射实验装置,该装置可将0.34克的弹丸加速到1680米每秒的速度。



  值得说明的是,上世纪90年代各军工研究所和军工院校如华中科技大学,南京理工大学,郑州机电研究所,也逐步加入了电磁发射的研制,这说明随着国家对电磁发射技术已经逐渐重视起来。进入21世纪,中国的电磁炮进入正式工程发展阶段,2010 年,北京特种机电研究院联合中国科学院电工研究所、华中科技大学、南京大学等多家国内高校,建造了一门储能为10MJ的电磁轨道发射装置,该发射装置长6米,可将质量为1千克的弹丸加速至2100米每秒,这估计就是国产电磁舰炮的1.0版本,实际上,我们知道,电磁炮目前要解决实用化最大的难题是电源,电磁炮的电源系统本质上是一个脉冲功率设备,它是电磁炮系统的基本组成部分。



  电磁炮的电源系统相当于传统火炮的发射药,需要持续且稳定地给电磁炮提供发射时所需要的能量。由于电磁炮电源的特殊性,必然要求使用两级电源供电,一级是初级电源,持续不断的给次级电源供电,而次级电源则能在瞬间给电磁轨道炮供电, 提供发射所需的能量,并且最好能提供快速重复发射所需要的能源,不过,初级能源最理想的动力是核动力,但是受各种约束太大,对于地面机动目标,和海上舰艇,最理想的动力是燃气轮机,随着我国航空动力和科技水平的不断发展,例如中科院和中国航发合作研制的的国产坦克用1500马力燃气轮机,国产化GT25000燃气轮机和QD-128型4万千瓦舰用燃气轮机就是很好的初级能源。



  此外,随着各种新技术的引进,例如中航研制的石墨烯锂离子电池,作为初级储能设备还大有发展空间。最后,中国某地还建造了一个面积比美国海军达尔格伦火炮研究中心还要庞大的研究机构,其靶场、测试机构、电源系统和冷却系统等等。巧合的是,电磁炮的一项最关键技术要求与海军工程大学研制电磁弹射系统,所需的大功率脉冲充放电装置有太多相同点,据国内论文报道,海军工程大学从2004年开始,致力于中大容量集成化飞轮储能模块的研发,以满足舰船综合电力系统调峰和高能武器的需求 ,一直在进行50MW和120MJ储能样机的研制。



  而最近的一则新闻报道和资料中,海军工程大学已经可以做到在250秒内连续脉冲放电提供电磁炮所需能源25次,而且冷却系统能够继续满足冷却要求,已经向满足实战要求跨出了坚实的一步。实际上,随着我国电磁发射技术的不断完善,未来不仅有射程达几百公里的155或203毫米电磁炮在军舰上服役,37毫米和76毫米防空高射电磁炮,也有可能装备超音速发射的120毫米电磁迫击炮,陆战之王坦克也可能用上无坚不摧的125毫米电磁坦克炮,这些装备也许就在不久的将来出现在大家面前。

爱乐洪哥

莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。竹杖芒鞋轻胜马,谁怕?一蓑烟雨任平生。 料峭春风吹酒醒,微冷,山头斜照却相迎。回首向来萧瑟处,归去,也无风雨也无晴。

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