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電磁軌道炮
0 票數:0 #軍事武器#
磁軌炮,也叫軌道炮,是利用電磁發射技術制成的一種先進的動能殺傷武器,為新一代的戰略武器,與傳統的大炮將火藥燃氣壓力作用于彈丸不同,軌道炮是利用電磁系統中電磁場的作用力,其作用的時間要長得多,可大大提高彈丸的速度和射程。目前中國電磁軌道炮艦載測試已經成功,據美國商業衛星拍攝到畫面,中國陸基電磁軌道炮一發可擊穿12層混凝土和鋼板組成的靶標,中國電磁軌道炮項目追上甚至是超過了美國。
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磁軌(gui)炮(pao)(pao)(pao)(Rail Gun),也叫軌(gui)道炮(pao)(pao)(pao),是利用電磁發射(she)(she)技術制成的(de)(de)一種先(xian)進的(de)(de)動能殺(sha)傷武器.與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)(de)大炮(pao)(pao)(pao)將火藥燃氣壓(ya)力作用于彈(dan)丸不(bu)同,軌(gui)道炮(pao)(pao)(pao)是利用電磁系統(tong)中電磁場(chang)的(de)(de)作用力,其作用的(de)(de)時間要(yao)長得(de)多,可大大提高彈(dan)丸的(de)(de)速度和射(she)(she)程。

軌道炮因(yin)其強大的(de)(de)威力而引起了世界(jie)各國軍事家們的(de)(de)關注(zhu).自80年代初期以來(lai),電磁(ci)軌道炮在未(wei)來(lai)武器的(de)(de)發(fa)展計劃中,已成為越來(lai)越重(zhong)要的(de)(de)部分(fen)。

主要定義

軌(gui)道(dao)炮(pao)(Rail Gun):或譯做(zuo)磁(ci)軌(gui)炮(pao)、導(dao)(dao)軌(gui)炮(pao),是電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)的(de)(de)(de)一(yi)種。電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)是利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)磁(ci)力(li)產生動能推進(jin)彈(dan)丸(wan)(wan)的(de)(de)(de)一(yi)種先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)動能殺傷武器,與傳統的(de)(de)(de)大炮(pao)將火藥燃氣壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)(yong)于彈(dan)丸(wan)(wan)不同,電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)是利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)磁(ci)系統中電(dian)(dian)磁(ci)場(chang)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)力(li),其作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)時間要長得多(duo),可大大提高彈(dan)丸(wan)(wan)的(de)(de)(de)速度和(he)射程(cheng).因而引(yin)起了世界各國(guo)軍事家們的(de)(de)(de)關注(zhu)。自80年代初期(qi)以來,電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)在未來武器的(de)(de)(de)發展計劃(hua)中,已(yi)成為越來越重要的(de)(de)(de)部分。軌(gui)道(dao)炮(pao)由(you)兩條(tiao)平(ping)行的(de)(de)(de)導(dao)(dao)軌(gui)組(zu)成,彈(dan)丸(wan)(wan)夾在兩條(tiao)導(dao)(dao)軌(gui)之間。兩軌(gui)接(jie)入電(dian)(dian)源(yuan),電(dian)(dian)流經一(yi)導(dao)(dao)軌(gui)流向彈(dan)丸(wan)(wan)再流向另一(yi)導(dao)(dao)軌(gui)產生強磁(ci)場(chang),磁(ci)場(chang)與電(dian)(dian)流相互(hu)作(zuo)用(yong)(yong),產生強大的(de)(de)(de)安培力(li)推動彈(dan)丸(wan)(wan),達到很高的(de)(de)(de)速度(理論上(shang)可以到達亞光速)

理論計算

軌道炮推動彈丸的力主要是洛倫茲力,基本計算過程與高中的“通電鐵棒在磁場中運動”一樣:式中(zhong)F是(shi)(shi)洛(luo)倫茲力,I是(shi)(shi)通電(dian)(dian)導體棒(炮彈)的電(dian)(dian)流,L是(shi)(shi)導體棒長度沿著電(dian)(dian)流方向的向量,B是(shi)(shi)磁場方向。

對于個人實驗的小型電磁炮項目,磁場B可以完全由通電導軌提供。這時的磁場可以認為是兩根電流相反的半無窮長度平行直導線磁場的疊加。其值為:式(shi)中μ0是真(zhen)空(kong)磁(ci)導(dao)率,I是電流,S是兩導(dao)軌間距。上式(shi)認為導(dao)軌寬度不大,磁(ci)場沿著導(dao)體棒方向處(chu)處(chu)相等(deng)。回(hui)代F公(gong)式(shi)可得l是電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)方向的(de)單位向量(liang),z是垂直導軌平(ping)(ping)面(mian)往上的(de)單位向量(liang),兩(liang)者相叉乘得到沿(yan)著導軌向前的(de)力(li)。可以看出力(li)只與(yu)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)大小(xiao)的(de)平(ping)(ping)方成正比,而且1000安培的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)只能產生0.1N的(de)力(li)。

如(ru)果僅僅圍繞以上設定(ding)設計電(dian)磁炮裝置,采用鋁制長方體作為(wei)彈丸,彈重1g,如(ru)通10A電(dian)流,受力10-5N。如(ru)軌道長1m,終(zhong)點動(dong)(dong)能為(wei)10-5J,終(zhong)點速度為(wei)0.14m/s,基(ji)本看不出(chu)彈丸在運動(dong)(dong)。

導體棒切割磁(ci)感線還(huan)會在棒上形(xing)成反(fan)電動勢E=BLV,進一步降低終(zhong)點效率,彈丸速度越(yue)快這一效應越(yue)明顯。

為了(le)提(ti)高出口初(chu)速(su)度(du),可以(yi)考(kao)慮以(yi)下做法:

用(yong)電(dian)(dian)容等(deng)快速放電(dian)(dian)裝置(zhi)提供瞬時大電(dian)(dian)流。更大的電(dian)(dian)流對供能,放電(dian)(dian),安(an)全等(deng)裝置(zhi)都提出了更高的要求,這也是(shi)現代(dai)軍用(yong)電(dian)(dian)磁(ci)炮的技術瓶頸之一。

外(wai)接平行勻強磁場(chang)。通(tong)過(guo)帶鐵芯(xin)的馬蹄形磁鐵等機構外(wai)加勻強磁場(chang)可以在不依賴過(guo)度地向導軌(gui)提供電(dian)流的情況下獲(huo)得更大的加速磁場(chang)。

增長(chang)磁(ci)軌。終點動能與(yu)磁(ci)軌長(chang)度(du)的平(ping)方根成正比。

采用輕質的彈丸。動能相(xiang)同的情況下(xia),終點速度與(yu)彈丸質量的平(ping)方根(gen)成反(fan)比(bi)。

發展歷史

發明

電(dian)磁軌(gui)道炮是法國(guo)人維(wei)勒魯(lu)伯于1920年發明。二戰中,德國(guo)漢斯勒博士開展了對電(dian)磁軌(gui)道炮的(de)全面研究(jiu)。到1944年,他研制出長2米、口徑(jing)20毫米的(de)軌(gui)道炮,能(neng)把重10克的(de)圓柱體鋁彈(dan)丸(wan)加(jia)速(su)到1.08千(qian)米/秒(miao)。1945年他又將2門軌(gui)道炮串聯起來,使炮彈(dan)初速(su)度達到了1.21千(qian)米/秒(miao)。二戰期(qi)間,日本(ben)研究(jiu)感應加(jia)速(su)式電(dian)磁炮,并把2千(qian)克的(de)彈(dan)丸(wan)加(jia)速(su)到335米/秒(miao)。二戰之后相當長的(de)一段時內,因材料和電(dian)力(li)等關鍵(jian)問(wen)題無法從根本(ben)上解決,致使電(dian)磁軌(gui)道炮研究(jiu)中斷(duan)了很(hen)久。

發展

從70年(nian)(nian)(nian)代起(qi),隨著一(yi)些技術(shu)難題(ti)相繼被解決,使得(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)的(de)(de)(de)研制得(de)(de)以(yi)(yi)(yi)東山再起(qi)。1970年(nian)(nian)(nian)德(de)國(guo)的(de)(de)(de)哈布和(he)齊默(mo)爾曼(man)用單(dan)(dan)極(ji)線(xian)圈炮(pao)(pao)(pao)把(ba)1.3克的(de)(de)(de)金屬環(huan)加速到490米(mi)/秒。1978年(nian)(nian)(nian),澳大利(li)亞國(guo)立大學物理學家理查(cha)德(de)·馬(ma)(ma)歇爾和(he)約翰巴伯等人使用5米(mi)長的(de)(de)(de)導(dao)軌炮(pao)(pao)(pao),以(yi)(yi)(yi)可供1.6兆(zhao)安電(dian)(dian)流的(de)(de)(de)550兆(zhao)焦耳(er)雙層(ceng)單(dan)(dan)極(ji)發(fa)電(dian)(dian)機(ji)為電(dian)(dian)源,取得(de)(de)了(le)(le)將質量(liang)3.3克的(de)(de)(de)塑料彈丸以(yi)(yi)(yi)5900米(mi)/秒的(de)(de)(de)高(gao)速發(fa)射成功(gong)的(de)(de)(de)突破性進展(zhan)(zhan)。澳大利(li)亞的(de)(de)(de)成功(gong)進展(zhan)(zhan),給各國(guo)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)研制者(zhe)以(yi)(yi)(yi)巨大的(de)(de)(de)鼓舞(wu)。1978年(nian)(nian)(nian),美(mei)國(guo)國(guo)防(fang)部(bu)先后成立了(le)(le)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)發(fa)展(zhan)(zhan)研究顧問委員會和(he)技術(shu)工作(zuo)組,開(kai)始評估電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)技術(shu)現狀及應用潛力,并建議集中(zhong)和(he)協調(diao)國(guo)家的(de)(de)(de)資金來發(fa)展(zhan)(zhan)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)。20世紀80年(nian)(nian)(nian)代美(mei)國(guo)國(guo)防(fang)委員會得(de)(de)出“未來高(gao)性能武器必然以(yi)(yi)(yi)電(dian)(dian)能為基礎”的(de)(de)(de)結論。1991年(nian)(nian)(nian),美(mei)國(guo)防(fang)部(bu)成立了(le)(le)“電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)聯(lian)合委員會”,協調(diao)軍隊、能源部(bu)、國(guo)防(fang)原子能局及戰略防(fang)御(yu)倡議機(ji)構分散進行的(de)(de)(de)電(dian)(dian)炮(pao)(pao)(pao)研究工作(zuo)。1992年(nian)(nian)(nian),美(mei)國(guo)已把(ba)一(yi)門口(kou)徑90毫米(mi)、炮(pao)(pao)(pao)口(kou)動(dong)能9兆(zhao)焦的(de)(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)(ci)炮(pao)(pao)(pao)的(de)(de)(de)樣炮(pao)(pao)(pao)推到尤馬(ma)(ma)靶(ba)場進行試驗。

突出優點

電(dian)磁軌道炮(pao)(pao)有一(yi)些突出優點:一(yi)是(shi)彈(dan)(dan)(dan)(dan)丸(wan)速度快(kuai),精度高(gao),射程遠,威力大。彈(dan)(dan)(dan)(dan)丸(wan)約能(neng)在6分(fen)(fen)鐘內飛(fei)行(xing)200海里,初始速度達(da)到2500米(mi)/秒,比普通槍(qiang)彈(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)速度快(kuai)2至3倍。帶(dai)有巨大動能(neng)的(de)(de)彈(dan)(dan)(dan)(dan)丸(wan)通過直接撞擊目標將其摧(cui)毀(hui),威力極大。同(tong)時極高(gao)的(de)(de)飛(fei)行(xing)速度可以減(jian)少(shao)(shao)(shao)炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)飛(fei)行(xing)時間,使炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)不易受到干擾,保證了炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)精度。二是(shi)炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)體積小,重(zhong)量(liang)輕。電(dian)磁炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)幾(ji)乎(hu)不使用推進劑,減(jian)少(shao)(shao)(shao)了裝(zhuang)(zhuang)藥量(liang),所以炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)體積只是(shi)傳統120毫米(mi)火炮(pao)(pao)炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)八分(fen)(fen)之一(yi),重(zhong)量(liang)是(shi)其十分(fen)(fen)之一(yi),這樣可顯著提(ti)高(gao)武器系統的(de)(de)攜(xie)彈(dan)(dan)(dan)(dan)量(liang),減(jian)少(shao)(shao)(shao)后勤負(fu)擔。艦船一(yi)次一(yi)般(ban)只能(neng)攜(xie)帶(dai)70枚(mei)制(zhi)導導彈(dan)(dan)(dan)(dan),而電(dian)磁軌道炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)則能(neng)輕易地一(yi)次裝(zhuang)(zhuang)載(zai)幾(ji)百(bai)枚(mei)。三(san)是(shi)生存能(neng)力強。炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)幾(ji)乎(hu)不裝(zhuang)(zhuang)填炸(zha)藥,又可減(jian)少(shao)(shao)(shao)炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)(dan)在制(zhi)造、運輸、儲存方(fang)面(mian)的(de)(de)安(an)全隱患。

結構原理

電(dian)磁炮(pao)聽起(qi)來很神秘,其(qi)實它的(de)結構和(he)原理很簡單.電(dian)磁炮(pao)是利用電(dian)磁力(li)代替火藥爆炸力(li)來加速(su)彈丸的(de)電(dian)磁發射系統,它主要由電(dian)源、高速(su)開關、加速(su)裝(zhuang)置(zhi)和(he)炮(pao)彈四(si)部分組成.世界上(shang)所研(yan)制的(de)電(dian)磁炮(pao),根據(ju)結構和(he)原理的(de)不(bu)同,可分為(wei)以下幾種類型:

線圈炮型

線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao)又稱交(jiao)流(liu)同軸線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao).它是(shi)電(dian)(dian)(dian)磁炮(pao)(pao)的(de)最早形(xing)式,由加速(su)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)和彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)構成(cheng).根據通(tong)電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)之間(jian)磁場(chang)的(de)相互作用(yong)原理而工(gong)作的(de).加速(su)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)固定在(zai)炮(pao)(pao)管中,當它通(tong)入交(jiao)變電(dian)(dian)(dian)流(liu)時,產生(sheng)的(de)交(jiao)變磁場(chang)就會在(zai)彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)中產生(sheng)感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)流(liu).感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)磁場(chang)與加速(su)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)磁場(chang)互相作用(yong),產生(sheng)安培(pei)力,使彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)加速(su)運(yun)動并(bing)發射(she)出去.一般普通(tong)實驗室做出的(de)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao)不產生(sheng)洛倫茲力,產生(sheng)洛倫茲力的(de)是(shi)單(dan)級同軸線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao),一般的(de)線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao)是(shi)給線(xian)(xian)圈(quan)(quan)通(tong)電(dian)(dian)(dian)使之中心有磁,將目標導體(ti)吸引(yin)至中心再由慣性所(suo)致(zhi)而拋射(she)出彈(dan)(dan)(dan)體(ti),由于(yu)電(dian)(dian)(dian)容瞬間(jian)斷電(dian)(dian)(dian),因而不會產生(sheng)磁力將炮(pao)(pao)彈(dan)(dan)(dan)吸引(yin)回去,一般的(de)小型線(xian)(xian)圈(quan)(quan)炮(pao)(pao)模型都是(shi)這樣的(de).

軌道炮型

軌(gui)道炮是(shi)利用軌(gui)道電流間(jian)相互作用的(de)(de)安培力把彈丸發射出(chu)去.它由兩(liang)條平行的(de)(de)長直導(dao)軌(gui)組成,導(dao)軌(gui)間(jian)放置(zhi)一質量(liang)(liang)較小的(de)(de)滑(hua)塊(kuai)(kuai)作為彈丸.當兩(liang)軌(gui)接入(ru)(ru)電源時,強大(da)的(de)(de)電流從一導(dao)軌(gui)流入(ru)(ru),經滑(hua)塊(kuai)(kuai)從另一導(dao)軌(gui)流回時,在兩(liang)導(dao)軌(gui)平面間(jian)產生(sheng)強磁場(chang),通電流的(de)(de)滑(hua)塊(kuai)(kuai)在安培力的(de)(de)作用下,彈丸會以很大(da)的(de)(de)速(su)度射出(chu),這就是(shi)軌(gui)道炮的(de)(de)發射原理.質量(liang)(liang)越(yue)大(da)動能越(yue)大(da),威力越(yue)大(da),耗能量(liang)(liang)越(yue)大(da).

重接炮型

重接炮是一種多級加速的無接觸電磁(ci)發射裝置,沒有炮管,但要求彈丸(wan)在(zai)進入重接炮之(zhi)前應有一定的初速度.其結構和工作原理是利用(yong)兩個(ge)矩形線(xian)圈(quan)上下分(fen)置,之(zhi)間有間隙(xi).長方形的“炮彈”在(zai)兩個(ge)矩形線(xian)圈(quan)產生的磁(ci)場中受(shou)到強磁(ci)場力的作用(yong),穿過間隙(xi)在(zai)其中加速前進.重接炮是電磁(ci)炮的最新發展形式(shi).

特點用途

特點

電磁炮與(yu)常(chang)規火炮相比,有以下特點:

電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)利用電(dian)(dian)磁(ci)力(li)所作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)功(gong)作(zuo)(zuo)為發射能量,不會產生(sheng)強大(da)的(de)(de)(de)沖擊波(bo)和(he)彌漫的(de)(de)(de)煙霧,因而具有良好的(de)(de)(de)隱蔽性.電(dian)(dian)磁(ci)炮(pao)可根(gen)據目標的(de)(de)(de)性質和(he)距離,調節、選擇(ze)適當的(de)(de)(de)能量來調整彈(dan)丸的(de)(de)(de)射程.

電(dian)磁(ci)炮(pao)(pao)沒(mei)有圓(yuan)形炮(pao)(pao)管(guan),彈丸體積小(xiao),重量輕,使其(qi)在飛(fei)行時的(de)空氣阻力很小(xiao),因而電(dian)磁(ci)炮(pao)(pao)的(de)發(fa)射(she)穩定性好,初速度高(gao),射(she)程(cheng)遠.由于電(dian)磁(ci)炮(pao)(pao)的(de)發(fa)射(she)過程(cheng)全部由計算機控制(zhi),彈頭又裝有激光制(zhi)導(dao)或其(qi)他制(zhi)導(dao)裝置(zhi),所以具(ju)有很高(gao)的(de)射(she)擊精度.

從發(fa)(fa)射能量(liang)(liang)的成本來看,常(chang)規火(huo)炮的發(fa)(fa)射藥產生每兆(zhao)焦耳(er)能量(liang)(liang)需(xu)10美元(yuan),而(er)電磁炮只需(xu)0.1美元(yuan).而(er)且電磁炮還可(ke)以(yi)省去火(huo)炮的藥筒(tong)和(he)發(fa)(fa)射裝置,故而(er)重量(liang)(liang)輕、體積小、結構簡(jian)單、運(yun)輸以(yi)及(ji)后勤保障(zhang)等(deng)方面更為(wei)安(an)全可(ke)靠和(he)方便.

用途

電磁(ci)炮作為發展中的高技術(shu)兵器,其軍事用途(tu)十分廣泛.

(一)用(yong)于(yu)(yu)天(tian)基反導系統:電(dian)磁炮由于(yu)(yu)初速(su)度極高(gao),可用(yong)于(yu)(yu)摧毀空間的(de)低軌道衛星(xing)和導彈,還可以攔截由艦只和裝(zhuang)甲車發射的(de)導彈.因此,在美國的(de)“星(xing)球(qiu)大戰(zhan)”計(ji)劃中,電(dian)磁軌道炮成為一項主(zhu)要研究的(de)任務.

(二)用于(yu)防空(kong)系統(tong):美(mei)軍認為可(ke)用電(dian)磁(ci)(ci)炮代(dai)替高射武器和防空(kong)導彈遂(sui)行防空(kong)任務.美(mei)國正在(zai)研制長7.5米(mi)、發射速度為500發/分、射程達幾十千米(mi)的電(dian)磁(ci)(ci)炮,準備替代(dai)艦(jian)上的“火神——方(fang)陣防空(kong)系統(tong)”.用它不僅(jin)能打(da)擊臨(lin)空(kong)的各種(zhong)飛機,還能在(zai)遠距離攔截(jie)空(kong)對艦(jian)導彈.英(ying)國也正在(zai)積極研制用于(yu)裝甲車(che)的防空(kong)電(dian)磁(ci)(ci)炮.

(三)用于反(fan)裝(zhuang)甲(jia)武器:美國的(de)(de)打靶試(shi)驗證明,電磁炮是對付坦克(ke)裝(zhuang)甲(jia)的(de)(de)有(you)(you)效手段(duan).發射質量為(wei)50克(ke)、速(su)度(du)為(wei)3km/s的(de)(de)炮彈,可(ke)穿透(tou)25.4mm厚的(de)(de)裝(zhuang)甲(jia).有(you)(you)關資料還(huan)報道,用一種電磁炮做(zuo)試(shi)驗,完(wan)全可(ke)以(yi)穿透(tou)模(mo)擬的(de)(de)T-72、T-80坦克(ke)的(de)(de)裝(zhuang)甲(jia)厚度(du).由此可(ke)見(jian),電磁炮具有(you)(you)很強的(de)(de)穿透(tou)能力,是非(fei)常優良的(de)(de)反(fan)裝(zhuang)甲(jia)武器.

(四)用于改裝常規火炮(pao):隨著電磁發(fa)射技(ji)術的(de)發(fa)展,在普通火炮(pao)的(de)炮(pao)口加(jia)(jia)裝電磁加(jia)(jia)速系統,可大(da)(da)大(da)(da)提高火炮(pao)的(de)射程(cheng).美國(guo)利用這一(yi)技(ji)術,已將火炮(pao)射程(cheng)加(jia)(jia)大(da)(da)到150km.

(五(wu)) 變(bian)殺人工具為交通(tong)工具,對于月(yue)球開發,采用軌(gui)道(dao)炮技術發射月(yue)基貨運飛船返(fan)回地(di)球,將(jiang)大(da)(da)大(da)(da)減(jian)少(shao)燃料消(xiao)耗,飛船僅攜(xie)帶(dai)少(shao)量(liang)的(de)調姿和變(bian)軌(gui)用的(de)燃料。從而為月(yue)地(di)貨運運輸提供一個廉價、可重(zhong)復(fu)利用的(de)發射平臺。

研發進展

一艘大型驅(qu)逐艦獲得了(le)300公里外敵軍(jun)指揮部的(de)(de)(de)位置坐標(biao),不(bu)過它(ta)并沒有發(fa)射(she)(she)價值(zhi)一百萬美元的(de)(de)(de)戰斧巡航(hang)導(dao)彈來(lai)摧毀(hui)目標(biao),而是從炮管(guan)的(de)(de)(de)超(chao)導(dao)電磁(ci)軌道中發(fa)射(she)(she)出一枚長約(yue)1米,重約(yue)20千克的(de)(de)(de)炮彈,這(zhe)種炮彈的(de)(de)(de)動力(li)來(lai)源既(ji)非火藥,也不(bu)是燃(ran)料,而是來(lai)自軍(jun)艦發(fa)動機為(wei)大炮注入(ru)的(de)(de)(de)電能,炮彈以超(chao)過7倍音速(su)的(de)(de)(de)速(su)度(du)脫膛而出,它(ta)那令人難以置信的(de)(de)(de)速(su)度(du)使(shi)它(ta)擁有足夠的(de)(de)(de)動能讓目標(biao)在(zai)瞬間灰飛煙滅。

電(dian)磁(ci)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)炮的(de)炮管由(you)兩條長約6米的(de)平行導軌(gui)(gui)組(zu)成,之(zhi)間通過一個光滑的(de)轉子相連,電(dian)流(liu)從一條軌(gui)(gui)道(dao)(dao)流(liu)出,經過轉子后再由(you)另一條軌(gui)(gui)道(dao)(dao)流(liu)回(hui),這(zhe)條回(hui)路產生磁(ci)場推(tui)動轉子,進而再推(tui)動位于轉子前方的(de)炮彈飛出軌(gui)(gui)道(dao)(dao)。

普通艦炮的(de)射(she)程只有(you)20千米,而且(qie)準確度很差,巡航(hang)導彈的(de)有(you)效射(she)程雖(sui)然超過(guo)了300千米,但(dan)它們(men)造(zao)價昂(ang)貴,而且(qie)一艘艦艇最(zui)多(duo)只能攜(xie)帶70枚,由于無法在(zai)海上裝(zhuang)卸,補充時還必須返回港口。電磁軌(gui)道(dao)炮則以(yi)射(she)程遠、成(cheng)本(ben)低(di)、運輸以(yi)及補充便(bian)利等多(duo)項優勢(shi)而被美(mei)(mei)國國防部寄(ji)予厚(hou)望。電磁軌(gui)道(dao)炮甚至還被美(mei)(mei)國陸軍看(kan)成(cheng)是(shi)2020年后陸軍戰車主要(yao)武(wu)器的(de)候選技術(shu)方案。

不(bu)過電磁(ci)發射在技術上的(de)(de)研(yan)究工作可能(neng)還(huan)(huan)(huan)要持(chi)續20多(duo)年(nian),因為(wei)還(huan)(huan)(huan)沒有哪艘軍(jun)艦(jian)(jian)能(neng)產生(sheng)并且儲存開(kai)炮(pao)所需(xu)的(de)(de)電能(neng)。在過去,驅(qu)逐艦(jian)(jian)上90%的(de)(de)能(neng)量(liang)都用(yong)于(yu)供給推(tui)進系統。除此之外,面臨的(de)(de)挑戰還(huan)(huan)(huan)包括:確保(bao)準(zhun)確命中(zhong)目標的(de)(de)高精度控制(zhi)技術,炮(pao)彈(dan)對巨大(da)加(jia)速(su)(su)(su)度的(de)(de)承受(shou)能(neng)力等。由于(yu)距離目標超(chao)過了300千(qian)米(mi),所以這(zhe)種(zhong)炮(pao)不(bu)能(neng)像普通槍管(guan)一樣去瞄準(zhun),而需(xu)要空(kong)氣動力學的(de)(de)校正(zheng),炮(pao)彈(dan)到了空(kong)中(zhong)也(ye)必須由來自衛星(xing)的(de)(de)指令對其運行方向進行修正(zheng)。同(tong)時,炮(pao)彈(dan)在出(chu)膛時的(de)(de)加(jia)速(su)(su)(su)度會(hui)達(da)到地(di)球重力加(jia)速(su)(su)(su)度的(de)(de)45000倍,炮(pao)彈(dan)上攜帶的(de)(de)電子(zi)器(qi)件必須經受(shou)得住這(zhe)種(zhong)加(jia)速(su)(su)(su)度。此外,要使轉子(zi)在炮(pao)管(guan)中(zhong)高速(su)(su)(su)運動也(ye)很(hen)困難。

美(mei)國(guo)海(hai)軍(jun)正與英國(guo)國(guo)防部一(yi)(yi)道(dao)研制這(zhe)種電磁軌(gui)(gui)道(dao)炮(pao),他們準備把驅逐艦變成一(yi)(yi)個超長的(de)(de)機關槍,在一(yi)(yi)分鐘內就可(ke)以發(fa)射12發(fa)這(zhe)種廉價的(de)(de)炮(pao)彈(dan)。位于英國(guo)柯爾(er)庫布(bu)里的(de)(de)一(yi)(yi)家工(gong)廠已經在2003年按1∶8的(de)(de)比例生產出了(le)這(zhe)種電磁軌(gui)(gui)道(dao)炮(pao)的(de)(de)樣(yang)品,并在試驗中(zhong)射出了(le)以6倍音速穩定飛行的(de)(de)炮(pao)彈(dan)。不過據美(mei)國(guo)海(hai)軍(jun)海(hai)洋(yang)系統司令部的(de)(de)羅(luo)杰(jie)·麥金(jin)尼斯上校估計,美(mei)國(guo)的(de)(de)電磁軌(gui)(gui)道(dao)炮(pao)最早也要到2015年才能交(jiao)付使用。

經(jing)過多年的(de)努力,用(yong)于(yu)電磁軌(gui)道(dao)(dao)炮的(de)科學技術取得了相當大的(de)進展,已經(jing)可以在軍(jun)事應用(yong)中進行實踐探索(suo),并為研究電磁軌(gui)道(dao)(dao)炮作戰(zhan)系(xi)統奠定(ding)了堅(jian)實的(de)基礎。

一是(shi)美(mei)(mei)國(guo)防(fang)部決定研究DDG-1000綜合電力系(xi)統艦,為(wei)新(xin)一代電能(neng)(neng)武(wu)器系(xi)統包括軌道(dao)炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究打開方便之(zhi)門(men)。因為(wei)軌道(dao)炮所需要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電力取(qu)決于發(fa)(fa)射(she)彈(dan)丸(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率。綜合電力系(xi)統艦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)額(e)定電功率為(wei)80兆(zhao)瓦,具有足夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電力維持15-30兆(zhao)瓦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)炮6-12發(fa)(fa)/分(fen)鐘的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)發(fa)(fa)射(she)彈(dan)丸(wan)。同(tong)時(shi)軌道(dao)炮不(bu)需要(yao)(yao)火藥和其它含能(neng)(neng)爆炸物,從而提高了(le)(le)(le)艦只的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全(quan),并減少后勤保障(zhang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)費用(yong)。二是(shi)精確(que)制(zhi)導(dao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展推動電磁軌道(dao)炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展,美(mei)(mei)軍在制(zhi)導(dao)、導(dao)航和控制(zhi)系(xi)統技(ji)(ji)術(shu)(shu)應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加為(wei)發(fa)(fa)展體(ti)積更(geng)小、殺傷力更(geng)高且(qie)費用(yong)更(geng)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)丸(wan)提供了(le)(le)(le)機(ji)會(hui)。這種趨勢僅從費用(yong)少、速(su)度(du)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道(dao)炮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)彈(dan)丸(wan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展中受(shou)益。三是(shi)炮管壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延長。德克(ke)薩斯(si)(si)大(da)學(xue)先進(jin)技(ji)(ji)術(shu)(shu)學(xue)院為(wei)美(mei)(mei)陸軍研究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)炮管壽(shou)命(ming)技(ji)(ji)術(shu)(shu)取(qu)得(de)重大(da)進(jin)展。電樞與(yu)導(dao)軌接(jie)觸面受(shou)兩種磨損現(xian)(xian)象(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響,限(xian)制(zhi)了(le)(le)(le)炮管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壽(shou)命(ming):一種是(shi)刨削現(xian)(xian)象(xiang)(xiang),另一種是(shi)平移(yi)現(xian)(xian)象(xiang)(xiang)。美(mei)(mei)國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)人員完全(quan)了(le)(le)(le)解(jie)了(le)(le)(le)導(dao)致高速(su)刨削的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理原因,找到(dao)(dao)解(jie)決該問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料。在炮口,當電樞從金屬(shu)與(yu)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸轉變到(dao)(dao)電弧接(jie)觸時(shi),相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)等離(li)子會(hui)損壞軌道(dao)。德克(ke)薩斯(si)(si)大(da)學(xue)高技(ji)(ji)術(shu)(shu)學(xue)院已(yi)經展示了(le)(le)(le)成功處理平移(yi)問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法。

2001年11月,美海軍高(gao)技術研究所通過(guo)參數(shu)研究和建模活動取得了新型(xing)電磁軌道炮系(xi)統(tong)的主要(yao)性(xing)能參數(shu):軌道炮是可(ke)以(yi)安裝在水面(mian)艦只(zhi)上(shang),其(qi)重量相當于為(wei)155毫米高(gao)級火(huo)炮系(xi)統(tong),能夠以(yi)63兆焦耳初始動能和2500米/秒(7.5馬赫)的初速(su)度(du)(du)發射20公斤的彈(dan)丸。高(gao)速(su)彈(dan)丸只(zhi)需要(yao)6分鐘(zhong)就達到200海里以(yi)外的目標(biao)(biao),并(bing)能以(yi)5馬赫的速(su)度(du)(du)對目標(biao)(biao)實行動能碰撞(zhuang)。研究還估(gu)計了脈沖(chong)形成網絡(PFN)能夠產生彈(dan)丸所需要(yao)的初始動能和速(su)度(du)(du)。

隨著美海(hai)(hai)軍(jun)啟動DDG-1000的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)深入,美海(hai)(hai)軍(jun)計(ji)劃把電(dian)磁炮(pao)(pao)安(an)裝到該平(ping)臺上(shang)去,并(bing)于2003年授(shou)予BAE系(xi)統(tong)公司武器系(xi)統(tong)分部一份合(he)(he)同,進行為期6個月的(de)(de)(de)(de)(de)(de)將(jiang)軌(gui)(gui)道炮(pao)(pao)合(he)(he)成(cheng)到新型驅逐艦上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)。經(jing)過研(yan)究(jiu),BAE系(xi)統(tong)公司認為,擁有81兆瓦(wa)電(dian)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)DDG-1000綜合(he)(he)電(dian)力系(xi)統(tong)艦可以為兩門軌(gui)(gui)道炮(pao)(pao)提供足夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)力。在(zai)艦只以10-18節的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度航行時,軌(gui)(gui)道炮(pao)(pao)可以每分鐘發(fa)射(she)10-12發(fa)炮(pao)(pao)彈。軌(gui)(gui)道炮(pao)(pao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重量和體積都(dou)適合(he)(he)于安(an)裝在(zai)水面艦只上(shang),合(he)(he)成(cheng)工(gong)作面臨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要工(gong)程(cheng)問題只是(shi)軌(gui)(gui)道炮(pao)(pao)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)能管理。

軌道炮研(yan)究史上一(yi)(yi)個重大里程碑是美(mei)(mei)海(hai)軍2003年4月在(zai)蘇(su)格蘭柯(ke)爾(er)庫(ku)布里郡成功完成90毫(hao)米(mi)口徑電磁炮如何發射高超音(yin)速彈藥的(de)海(hai)上演示驗(yan)(yan)證試(shi)驗(yan)(yan)。此次(ci)(ci)試(shi)驗(yan)(yan)是美(mei)(mei)海(hai)軍海(hai)上系統(tong)司令部與英國奎奈蒂克(ke)公司電磁炮工廠共同完成,試(shi)驗(yan)(yan)使用的(de)系統(tong)是一(yi)(yi)臺只(zhi)有(you)未來(lai)原型機(ji)1/8大小的(de)樣機(ji),但是以(yi)2500米(mi)/秒以(yi)上初速度(確切的(de)速度仍是機(ji)密的(de))發射了彈丸。包括(kuo)美(mei)(mei)海(hai)軍艦隊司令羅伯特·耐(nai)特上將及海(hai)軍研(yan)究局局長杰伊·科恩少將在(zai)內的(de)諸多美(mei)(mei)國海(hai)軍高級官員(yuan)到場觀看了此項擁有(you)廣(guang)闊(kuo)前景的(de)技術驗(yan)(yan)證試(shi)驗(yan)(yan)。此次(ci)(ci)試(shi)驗(yan)(yan)是為海(hai)軍火力改革和轉變新一(yi)(yi)代艦炮海(hai)軍水面作(zuo)戰艦艇的(de)角色而發展的(de)電能武器所(suo)邁出的(de)關鍵一(yi)(yi)步(bu)。

美海軍(jun)海上(shang)系統司(si)令部將(jiang)在(zai)庫(ku)爾克(ke)布里(li)的(de)試驗結果(guo)提(ti)交到美海軍(jun)海上(shang)研究(jiu)顧問委員會(hui)電(dian)磁炮(pao)技術研究(jiu)小組。該小組在(zai)2004年(nian)2月(yue)公布了一(yi)份評估報(bao)告(gao)。該報(bao)告(gao)認為(wei)電(dian)磁炮(pao)是一(yi)種具(ju)有潛力的(de)轉型武(wu)器,并(bing)建議海軍(jun)啟動一(yi)項風險減少(shao)研究(jiu)計劃確保(bao)該種武(wu)器適用(yong)于未來驅逐艦計劃。該小組還認為(wei)電(dian)磁炮(pao)是一(yi)種對(dui)200海里(li)以外(wai)目標實施(shi)致命(ming)打擊的(de)革命(ming)性電(dian)磁炮(pao)作戰系統,并(bing)且同時具(ju)有增大(da)彈藥(yao)儲量、提(ti)高發全、減少(shao)費用(yong)和后(hou)勤保(bao)障(zhang)需求等優(you)勢。放棄這項研究(jiu)是一(yi)大(da)錯誤。

2007年(nian)1月16日,美國海軍研究辦公室(shi)(ONR)在(zai)弗吉尼亞州海軍水面作戰中心(xin)達爾格倫分部(bu)舉行新型(xing)(xing)電(dian)磁裝置交(jiao)付儀(yi)式。美海軍沒有采用(yong)剪(jian)刀剪(jian)彩這(zhe)一傳統的做法(fa),而是打破慣例,用(yong)一門90毫米(mi)口徑的試驗型(xing)(xing)電(dian)磁炮(pao)(pao)發射(she)1發高速(su)炮(pao)(pao)彈(dan)穿透了儀(yi)式彩帶。這(zhe)發炮(pao)(pao)彈(dan)在(zai)炮(pao)(pao)口的初始動能達到7.4兆(zhao)焦耳,初速(su)度(du)達2146米(mi)/秒(miao)。但意義更(geng)為重大的是,這(zhe)部(bu)新型(xing)(xing)電(dian)磁炮(pao)(pao)的交(jiao)付再一次證實美海軍對(dui)高能電(dian)磁軌(gui)道炮(pao)(pao)充滿信心(xin)。美海軍將把這(zhe)種(zhong)電(dian)磁軌(gui)道炮(pao)(pao)作為轉型(xing)(xing)武(wu)器方(fang)案,通過發射(she)投放(fang)高速(su)彈(dan)丸(wan)對(dui)遠(yuan)距離(li)目標實施精(jing)確(que)打擊來(lai)變革美海軍的海上(shang)攻擊行動。

達爾(er)格倫分(fen)部的(de)(de)(de)(de)發(fa)射(she)(she)試驗裝置的(de)(de)(de)(de)交付僅是一(yi)個開端,美(mei)海軍(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)目標(biao)(biao)是研(yan)制能夠從(cong)離(li)海岸300多海里的(de)(de)(de)(de)戰艦上持(chi)續發(fa)射(she)(she)精(jing)確彈(dan)(dan)(dan)藥的(de)(de)(de)(de)戰術(shu)系統。盡(jin)管(guan)這種彈(dan)(dan)(dan)藥只(zhi)含有(you)(you)少量或是幾乎不(bu)含有(you)(you)高(gao)(gao)爆材料,但通(tong)過(guo)彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)速(su)(su)度碰撞能夠對(dui)目標(biao)(biao)造成(cheng)毀壞。電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)軌(gui)(gui)道炮(pao)克服(fu)了(le)常(chang)規大炮(pao)在射(she)(she)程短(duan)(duan)、飛(fei)行(xing)時間短(duan)(duan)和對(dui)殺傷力(li)(li)有(you)(you)限等方面的(de)(de)(de)(de)局限性(xing)。由(you)于(yu)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)炮(pao)彈(dan)(dan)(dan)沒有(you)(you)爆炸材料,從(cong)而消除了(le)生(sheng)產、運(yun)輸、處理和存儲炸藥的(de)(de)(de)(de)需求。此外(wai),超遠的(de)(de)(de)(de)射(she)(she)程、極(ji)(ji)短(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)飛(fei)行(xing)時間和高(gao)(gao)殺傷性(xing)都極(ji)(ji)大地(di)提升(sheng)美(mei)海軍(jun)(jun)未來(lai)遠程作戰的(de)(de)(de)(de)攻擊力(li)(li)。通(tong)過(guo)使用極(ji)(ji)高(gao)(gao)電(dian)(dian)(dian)流(liu)產生(sheng)強(qiang)大的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)力(li)(li),美(mei)海軍(jun)(jun)未來(lai)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)軌(gui)(gui)道炮(pao)能以超過(guo)7馬赫(he)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度發(fa)射(she)(she)彈(dan)(dan)(dan)丸(wan),彈(dan)(dan)(dan)丸(wan)首先迅速(su)(su)進入外(wai)大氣層(ceng)空(kong)間,進行(xing)無阻(zu)力(li)(li)飛(fei)行(xing),隨后(hou)再次進入大氣層(ceng)以5馬赫(he)以上的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度打擊目標(biao)(biao)。

美(mei)海軍(jun)研究(jiu)辦公室努力推動(dong)電磁軌道炮的研究(jiu)達到(dao)軍(jun)事使(shi)用階(jie)段,并計(ji)劃在(zai)2020-25年間裝備部隊。

2005年8月,美(mei)(mei)海(hai)(hai)軍(jun)啟動一(yi)個(ge)名(ming)為“創(chuang)新(xin)(xin)海(hai)(hai)軍(jun)樣機”的(de)(de)項(xiang)(xiang)目(mu),并希望通過(guo)對這個(ge)過(guo)渡項(xiang)(xiang)目(mu)的(de)(de)投資,獲得相對成熟的(de)(de)技術,以(yi)便在(zai)(zai)未來(lai)4至8年里(li)轉入軌道(dao)炮的(de)(de)全(quan)面研究和發展(zhan)。“創(chuang)新(xin)(xin)海(hai)(hai)軍(jun)樣機”項(xiang)(xiang)目(mu)比傳統(tong)武器裝備(bei)要“奇異(yi)”得多(duo),并存在(zai)(zai)高(gao)度的(de)(de)風(feng)險,它(ta)還(huan)在(zai)(zai)根本上偏(pian)離了既定(ding)需求和作(zuo)戰概念。因(yin)此,這項(xiang)(xiang)研究沒有美(mei)(mei)海(hai)(hai)軍(jun)的(de)(de)高(gao)級領導人的(de)(de)批準是不可能發展(zhan)的(de)(de)。

美(mei)海(hai)(hai)軍計劃對“創新海(hai)(hai)軍樣機(ji)”項目投入2.7億美(mei)元的(de)(de)(de)(de)(de)資金,主要(yao)解決(jue)在四(si)個方面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)難題(ti):發(fa)射(she)裝置(zhi)(zhi)(zhi)、彈(dan)(dan)丸(wan)、脈(mo)沖(chong)形成(cheng)網絡和艦(jian)只合(he)成(cheng)。美(mei)海(hai)(hai)軍研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)辦公室在項目第(di)一階(jie)段的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)工作(zuo)集中在發(fa)射(she)裝置(zhi)(zhi)(zhi)和彈(dan)(dan)丸(wan)。研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)重點是先進密封發(fa)射(she)裝置(zhi)(zhi)(zhi)技術(shu),以及電磁(ci)(ci)(ci)軌(gui)道(dao)炮(pao)(pao)系統的(de)(de)(de)(de)(de)適合(he)體積、重量,以便(bian)合(he)成(cheng)到艦(jian)只,同(tong)時經受(shou)發(fa)射(she)時產生的(de)(de)(de)(de)(de)巨大(da)電磁(ci)(ci)(ci)沖(chong)力(li)(li)。第(di)二(er)階(jie)段的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)工作(zuo)是將發(fa)射(she)裝置(zhi)(zhi)(zhi)和彈(dan)(dan)丸(wan)合(he)成(cheng),形成(cheng)一整套(tao)的(de)(de)(de)(de)(de)系統。在第(di)一階(jie)段,美(mei)海(hai)(hai)軍將研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)一種能(neng)(neng)夠進行多次發(fa)射(she)的(de)(de)(de)(de)(de)炮(pao)(pao)管。這(zhe)種炮(pao)(pao)管能(neng)(neng)夠保持軌(gui)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)斥力(li)(li)。美(mei)海(hai)(hai)軍還將解決(jue)熱能(neng)(neng)管理問題(ti),將炮(pao)(pao)口初始動能(neng)(neng)從8兆(zhao)焦(jiao)耳(er)提升到32兆(zhao)焦(jiao)耳(er),最后達到64兆(zhao)焦(jiao)耳(er)。在彈(dan)(dan)丸(wan)方面(mian),美(mei)海(hai)(hai)軍需要(yao)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)提高(gao)軌(gui)道(dao)炮(pao)(pao)發(fa)射(she)生存力(li)(li)(因為彈(dan)(dan)丸(wan)可能(neng)(neng)經受(shou)45000g的(de)(de)(de)(de)(de)重力(li)(li)加速度,并且遇到潛在的(de)(de)(de)(de)(de)電磁(ci)(ci)(ci)干(gan)涉效應),解決(jue)高(gao)速制(zhi)導飛行和殺傷(shang)力(li)(li)機(ji)制(zhi)等問題(ti)。其它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)研(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)項目還包(bao)括炮(pao)(pao)管幾何學、先進材(cai)(cai)料(包(bao)括合(he)成(cheng)材(cai)(cai)料)、密封技術(shu)和制(zhi)造技術(shu)。

美海軍水(shui)面作戰中心達爾(er)格倫分(fen)部的(de)電(dian)(dian)(dian)磁發射(she)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是支(zhi)持(chi)“創新海軍樣機(ji)”項目的(de)關鍵(jian)技術裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。該裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)了100兆(zhao)焦耳的(de)電(dian)(dian)(dian)容器(由通用(yong)原子公(gong)司研究)和(he)經過整修的(de)、由麥克斯威(wei)爾(er)技術公(gong)司根據國防威(wei)脅減少局的(de)指(zhi)令從1986至1999年間研制的(de)“綠色農場電(dian)(dian)(dian)子炮(pao)研究和(he)發展裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)”上的(de)90毫(hao)米發射(she)炮(pao)管。電(dian)(dian)(dian)磁發射(she)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)在2006年10月(yue)開始(shi)試(shi)驗并試(shi)運行,并在2007年1月(yue)正式(shi)啟(qi)用(yong)。

為(wei)(wei)了支(zhi)持“創(chuang)新(xin)海軍樣機”項目,美海軍水面作戰中(zhong)心(xin)達爾(er)格(ge)倫分部(bu)在2008財年(nian)底前將加大存儲的(de)(de)電(dian)能、改良發射(she)裝(zhuang)置和終端區以(yi)裝(zhuang)配一(yi)門32兆焦耳的(de)(de)初始動(dong)能的(de)(de)軌(gui)道炮。BAE系(xi)統公(gong)司武器系(xi)統分部(bu)已經根據一(yi)份540萬美元的(de)(de)合(he)同設(she)計和整修(xiu)32兆焦耳的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)發射(she)裝(zhuang)置。該發射(she)裝(zhuang)置預計在2007年(nian)6月(yue)底在美海軍水面作戰中(zhong)心(xin)達爾(er)格(ge)倫分部(bu)安(an)裝(zhuang)完畢(bi)并進行試運(yun)行。據BAE系(xi)統公(gong)司稱,這(zhe)個固定(ding)的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)發射(she)裝(zhuang)置的(de)(de)炮管采用層(ceng)壓鋼(gang)板密(mi)封,用于炮管壽命的(de)(de)研究(jiu)的(de)(de)。來自美國政府(fu)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室、工(gong)業(ye)部(bu)門和學術界的(de)(de)代表(biao)組成的(de)(de)一(yi)個委(wei)員會為(wei)(wei)研究(jiu)活(huo)動(dong)提供(gong)支(zhi)持。

美海軍研究辦(ban)公室計(ji)劃到2008財(cai)(cai)年(nian)第三季度末對32兆焦(jiao)耳的軌道炮(pao)進(jin)行試驗(yan)。如(ru)果研究成果通過鑒定,研究將于2009年(nian)8月轉入第二階段(duan),并計(ji)劃在(zai)2010財(cai)(cai)年(nian)底進(jin)行32兆焦(jiao)耳發射裝置炮(pao)管(guan)的100發射擊展(zhan)示和32兆焦(jiao)耳先進(jin)炮(pao)管(guan)密封狀(zhuang)況(kuang)展(zhan)示。

在(zai)(zai)評估BAE系統(tong)公(gong)司(si)(si)(si)、通用(yong)原力(li)公(gong)司(si)(si)(si)和(he)諾思羅普格魯曼公(gong)司(si)(si)(si)在(zai)(zai)2005年10月至2006年3月間進(jin)行(xing)的(de)理(li)論(lun)設計(ji)研(yan)(yan)究后,美海軍研(yan)(yan)究辦(ban)公(gong)室2006年6月選擇(ze)了BAE系統(tong)公(gong)司(si)(si)(si)和(he)通用(yong)原子(zi)公(gong)司(si)(si)(si)對32焦(jiao)耳軌道炮(pao)進(jin)行(xing)30個(ge)月的(de)技(ji)術發(fa)展(zhan)和(he)初步設計(ji)的(de)研(yan)(yan)究,為實戰(zhan)部(bu)署64兆焦(jiao)耳動(dong)能的(de)戰(zhan)術系統(tong)做準備。BAE系統(tong)公(gong)司(si)(si)(si)已經(jing)獲得了930萬(wan)美元的(de)合(he)同,負責電磁(ci)軌道炮(pao)的(de)樣(yang)炮(pao)技(ji)術和(he)初步設計(ji)。通用(yong)原子(zi)公(gong)司(si)(si)(si)獲得了960萬(wan)美元的(de)合(he)同,協同波(bo)音公(gong)司(si)(si)(si)、L-3通信公(gong)司(si)(si)(si)、SPARTA復合(he)材料公(gong)司(si)(si)(si)和(he)杰克森工程公(gong)司(si)(si)(si),共(gong)同研(yan)(yan)究和(he)發(fa)展(zhan)電磁(ci)軌道炮(pao)發(fa)射(she)裝置所需技(ji)術。另外由波(bo)音公(gong)司(si)(si)(si)和(he)Draper公(gong)司(si)(si)(si)共(gong)同研(yan)(yan)究彈丸和(he)綜合(he)發(fa)射(she)包的(de)理(li)論(lun),包括綜合(he)發(fa)射(she)包炮(pao)管的(de)動(dong)力(li)學(xue)、飛行(xing)彈體和(he)空(kong)氣熱力(li)學(xue)特征、殺傷力(li)和(he)發(fa)射(she)生存力(li)、制導和(he)導航和(he)控制。

至于高(gao)級脈沖力量研究工作由美(mei)陸軍負責(ze)進行,計劃在08財年進行展示。其它的研究工作還包括高(gao)能密度(du)電(dian)容器(qi)和(he)多次發射活(huo)動的熱能管(guan)理(li)。

如果“創新海(hai)軍(jun)(jun)樣(yang)機”項目通過09年(nian)的(de)(de)評估(gu),那(nei)么(me)第1階(jie)(jie)段的(de)(de)工(gong)作(zuo)將(jiang)于2011年(nian)結束,第2階(jie)(jie)段的(de)(de)工(gong)作(zuo)將(jiang)持(chi)續(xu)至(zhi)2015財(cai)年(nian)。如果研究工(gong)作(zuo)一切進展順利,海(hai)軍(jun)(jun)海(hai)上系統(tong)司令(ling)部可以在2015財(cai)年(nian)對電磁軌道(dao)炮進行(xing)全方位的(de)(de)研究和(he)發展。64兆焦耳的(de)(de)電磁軌道(dao)炮的(de)(de)戰術系統(tong)的(de)(de)海(hai)上展示將(jiang)會在2016財(cai)年(nian)進行(xing),并能在2020-26年(nian)裝備。

2012年2月28日,美國軍方官員宣布,美海軍工程師在弗吉尼亞州的達爾格倫對地作戰中心成功試射第一部由(you)軍(jun)工(gong)企業制造(zao)的(de)電磁軌(gui)道炮(pao)原(yuan)型,將(jiang)開發這種(zhong)具有超(chao)遠射程新型武器的(de)工(gong)作推(tui)進了一步。根據海軍(jun)公(gong)布的(de)信息,炮(pao)彈初速(su)可達(da)每秒7000米至(zhi)8000米,能(neng)夠打(da)擊90公(gong)里至(zhi)180公(gong)里外的(de)目標。

電磁炮(pao)項(xiang)目經理羅(luo)杰(jie)·埃利斯說,這次試射的主要(yao)目的是評估原型(xing)炮(pao)的炮(pao)管壽(shou)命和(he)整體結構。他說,這將讓海(hai)軍距離未來的戰術武器系統更近一步。如果開(kai)發(fa)成熟,電磁炮(pao)將能(neng)大大加強(qiang)海(hai)軍的多任務能(neng)力(li)。其遠(yuan)超普(pu)通艦(jian)載火炮(pao)的初速(su)與射程意(yi)味(wei)著海(hai)軍可為陸上軍事行(xing)動實施精確遠(yuan)程火力(li)支援,攔截(jie)來襲(xi)的敵方(fang)巡航導彈(dan)或彈(dan)道導彈(dan),以及(ji)攻擊敵方(fang)艦(jian)只等。

由(you)英國BAE軍(jun)械研制(zhi)公(gong)司(si)美國分部(bu)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)這部(bu)動能(neng)為(wei)(wei)32兆焦的(de)(de)(de)電(dian)磁軌道炮“原型機(ji)”在(zai)一(yi)周(zhou)內已經(jing)進行(xing)6次試射,試射拉開了為(wei)(wei)期兩個月(yue)的(de)(de)(de)評估過程。在(zai)這一(yi)過程中,海軍(jun)方面將評估BAE制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)這部(bu)電(dian)磁炮原型與通用原子能(neng)系統公(gong)司(si)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)部(bu)電(dian)磁炮原型。通用原子能(neng)系統公(gong)司(si)的(de)(de)(de)原型炮預(yu)計將于(yu)4月(yue)完工。

應用事例

美海軍(jun)“21世紀海上力量”構(gou)想中的(de)(de)海上打擊概念,曾(ceng)將電(dian)磁軌道炮列為未來海軍(jun)裝備發(fa)展的(de)(de)一項亮點(dian)。

2014年7月11日(ri),美國海軍(jun)研究(jiu)局(ONR)已(yi)經將兩套電(dian)磁軌(gui)(gui)道(dao)炮原型(xing)機安裝到“米利諾(nuo)基(ji)特”號聯合(he)高速船(JHSV)上(shang),這艘船駐扎在圣迭戈(ge)海軍(jun)基(ji)地內,電(dian)磁軌(gui)(gui)道(dao)炮原型(xing)機已(yi)經在實驗室條件下成功進行了多次測試和(he)發射(she)。

2015年3月2日,美國(guo)海(hai)軍一種(zhong)以7倍聲速(su)發(fa)射炮彈的(de)新式武器(qi)首次公開(kai)展(zhan)出。研究人(ren)員將這種(zhong)軌道炮描述為(wei)“星球大戰技術”。它能(neng)以7倍聲速(su)發(fa)射炮彈,可穿透(tou)100英里(約(yue)合160公里)遠的(de)混凝土。

2016年7月13日, 據俄(e)羅斯衛星網報道,俄(e)羅斯工程師研制的(de)電(dian)磁軌道炮加速器在(zai)俄(e)羅斯科(ke)學院高溫聯合研究(jiu)所進行了首次測試,它能使物體達到第一(yi)宇宙速度。

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