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一己之见

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日志

 
 

解读新兵器 电磁炮  

2015-06-22 17:58:45|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自逍遥客《解读电磁炮》

天下武功唯快不破,

电磁炮的最高境界是什么


一直以来,人类都痴迷着这个游戏:那就是把东西投得更远些,再更远些。


大猩猩急了,也会把石头投向敌人,人类,也是这么走过来的;自打古人学会了玩“弹射”,这才有了弓,弩,投石器等这些玩意儿;后来,托我伟大劳动人民的福,火药横空出世,于是,武器系统才从机械能转变到了化学能,这是质的跨越,真就“鸟枪换炮”了。

解读电磁炮 - 逍遥客 - 逍遥客

 

但,这事儿没完……弹药在炮筒里熊熊燃烧并快速膨胀,从而把弹头推送出去,这个现象告诉我们,弹头离开炮口时的初速度,取决于弹药燃烧时的膨胀速度

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化学能威力巨大,但它也有一个极限,那就是弹药燃烧时最大的膨胀速度也就每秒2000米,这就从理论上封死了传统炮弹的初速——每秒2000米以内。传统炮弹已有600多岁高龄,性能已是极致,若它把吃奶的劲全使出来,炮口初速最快也就每秒1800米左右。而接着就要上台的电磁炮就不同了,国外的试验性电磁炮,已经可将3.1克重的弹丸加速到每秒10100米。电磁炮是一种无需弹药,仅靠电能就能发射的炮弹。从化学能转到电能,自此,人类的武器系统再次跨上了一个新台阶。


电磁炮是炮的最高境界吗?至少目前是。

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电磁炮的原理


电磁炮的原理很简单,就是利用电磁力来发射炮弹。小时候,我们常常想把两块磁铁接合在一起,却发现它们之间有时会产生很强的排斥力,就算我们用力让它们挨在了一起,可稍微一松手,就又被弹了出去。这个“弹”出去的过程,让很多人为之着迷,因为大家会情不自禁地想,也许可以用磁力来发射炮弹。事实也正是这样!?


然而,再强大的磁铁,其力量也不足以把炮弹发射的很远,不过,法拉第先生说:别急,还有我!


变化的磁场能产生电场,这是所有发电厂能发电的原因。反过来,变化的电场能生出磁场,这是所有电动机的原理。19世纪,英国科学家法拉第发现了电磁感应定律,如果给位于磁场中的导线通电,则这根导线将会受到一个推动力。于是,人们想,假如把磁场中的通电导线换成一发炮弹,那么,炮弹岂不是就有了动力!


接下来就好办了,因为能产生多大的磁力,取决于我们能提供多大的电流。也就是说,电流越大,电磁力就越大;而电磁力越大,就越能把炮弹推向更远的地方。


电磁炮的初速可以达到一个极其惊人的高度,这给电磁炮带来了很多巨大的优势,而这种优势是传统火炮难以望其顶背的。


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电磁炮尾部那些粗粗的电线。


天下武功,唯快不破


速度快,飞行时间必然会缩短。夜长梦多,炮弹飞行的时间越长,受到不利因素(如突然出现的上升气流)影响的几率就越大。所以飞行时间越短,打击精度就越大。美军实验数据显示,用炮弹初速为1300米/秒的高射炮,打飞行速度为250米/秒或500米/秒的飞行器,其成功率分别是60%和20%,而用初速为4000米/秒的电磁炮打,成功率可达100%。


初速快的另一个好处是射程远,传统炮弹的射程一般都以数十千米计,而电磁炮则很容易超过这个射程,达400千米以上,可与短程导弹相媲美。射程远带来的一个巨大好处是,可以躲在敌方的打击范围之外打击敌人。


电磁炮巨大的初速隐含着巨大的动能。2010年12月,美国海军试射电磁炮,把9.1千克铝制弹头加速到5倍音速射出,试射弹头所携带的能量高达33兆焦耳。而1兆焦耳能量相当于1吨重汽车以160公里时速撞上一堵墙。美国接下来将开展炮口动能为64兆焦耳的电磁炮样机研制工作。

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电磁炮击中目标瞬间。


电磁炮的弹头具有如此大的动能,以致弹头不用装填弹药,光靠动能就能带来毁灭性打击。而又因为弹头可以不用装填弹药,导致弹头的体积只有传统弹头的八分之一,重量仅为十分之一。如此小的体积和重量,意味着武器系统的携弹量可以提高十倍以上。另外,弹头没有弹药,也就意味着不会发生爆炸,那么装载这样的炮弹是非常安全的,不会引发意外的爆炸事故,从而可以大幅减少安全防范措施。

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天生一副好基因


因为电磁炮是靠电磁力推动,那么,可以精确地调节电流电压,从而也就可以精确地控制炮弹的加速时间和加速力大小。这又为精准打击提供了条件。同时,也避免了能量的浪费。传统的炮弹用药包来发射,而药包是固定的,难以调整药量,且每个固定药包的药量很难做到完全相等,这又必然会带来射击误差。跟传统火炮相比,电磁炮更具有精确打击的“好基因”。


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传统炮弹使用不同的药包组合,从而达到不同的射程。

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炮弹的成本导弹的射程


传统炮弹使用化学能,电磁炮则是电能,两相比较,火炮发射药产生每兆焦耳能量需要10美元,而电磁炮只需要0.1美元。打仗就是打钢铁,打经济,如果我方用1美元的弹药产生的杀伤力,敌方需要用100美元才能产生与我相等破坏力,那么,敌方可能会在我之前早早地破产。美国海军研究局称,该武器可在6分钟之内将炮弹打到400千米远的地方!的确是一种“以炮弹的成本达到导弹射程”的致命武器!


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材料是最大的难题


电磁炮威力巨大,初速快,但这也因此带了一些棘手的问题。一是发射能量巨大的电磁炮,会产生大量的热量,这个热量足以融化炮管,所以,找到可重复利用的炮管是一个紧要的问题。二是弹丸本身的材料难题,必须保证弹丸在超高速飞行的时候不会变形或烧毁。三是制导问题,美国的“亚瑟王神剑”精确制导炮弹内置gps接受装置,可要是把这些电子元件装在电磁炮弹头里,因为初速极高,弹头内的任何电子元件都将承受45000个G的过载,电子元件的生存环境极其残酷。最后则是体积问题,现在的电磁炮体积依然庞大,必须进一步减少体积,才可能大规模地安装在各种战舰上。



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工作人员正在吊装一门电磁炮。


虽然面临的问题还比较多,但是我们有理由相信,电磁炮必然会走向成熟。恩格斯说:“社会一旦有技术上的需要,则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”

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 美军电磁炮


我们不期望电磁炮频繁地用在未来战场的残酷厮杀上,但事实一次又一次地告诉我们,对先进武器的研究总是会推动整个科学的发展,从而给普通民众的生活带来极大的便利。世界上第一台计算机的出现是为了更快地计算炮弹弹道;而互联网的诞生是也是出于战争防御的因素,即提供一个分散的通讯网络,即使一些地点被核武器摧毁也能正常工作。

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