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美电磁炮为何迟迟不能服役五大瓶颈制约研发进度

2017-09-06 10:44  来源:新浪军事 人参与 条评论  字号:T | T
资料图:美国电磁轨道炮进行射击试验   近些年来,美国海军公布了一系列科幻战舰,比如:自由级濒海战斗舰、独立级濒海战斗舰和DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰等。而就在DDG-1000朱姆沃尔特级驱逐舰以及美军最新的福特级航母上,将会装上可能引发世界各国新一次军事“革命”的电磁炮。而就在前几天,美国海军进行了电磁轨道炮的连续射击试验,在25秒内接连发射两枚炮弹,测试发射弹丸距离超过100海里……。   要知道,世界各国海军舰载武器的选择在于优发国际、战术的需要,美国海军需要的舰载武器是要符合美国全球优发国际,便于美国海军在全球范围内快速打击及对陆攻击支援能力,强调的是远程火力支援和精确打击。目前,美国海军对陆火力支援只要依靠3种形式:舰载机、巡航导弹、舰炮。美国海军经过对以上三种火力支援方式的综合对比,得出结论:对陆火力支援,使用远程火炮的方式最好,而美国海军认为舰载电磁炮是执行对陆火力支援的最佳方式。(目前DDG-1000朱姆沃尔特级使用的为先进舰炮系统AGS) 美国海军DDG-1000驱逐舰使用巡航导弹及舰炮开火的假想图   美国电磁发射技术起始于20世纪80年代初期,以国防高级研究项目局(DARPA)和美国陆军为主要资助方。20世界80年代后期,美国陆军开始开始依托德克萨斯大学设立的研究机构研究电磁发射技术的关键性技术问题,一方面为决策提供技术支持,一方面为电磁发射技术的的长远发展奠定基础。   20世纪90年代,美国海军论证的下一代采用全电推进的DDX计划成形,在未来战争高技术条件下海陆空天的综合性、立体的信息化战争构想下,美国海军开始强调火力支援能力。另一方面,随着电磁发射技术的发展,以及弹药精确制导技术的应用,美国海军对电磁炮舰载化更加重视。因为,相比陆军的车载平台,海军的舰载平台能够为电磁炮提供更大体积和重量承载能力,并让电磁炮获得更多的能量,以及更方便的冷却。后来,美国海军开始资助对舰载电磁炮的相关研究,与美国陆军共享电磁发射技术的研究成果。   经过20多年的研究、发展和试验,美国在电磁发射技术上投入巨大,但也在电磁炮方面取得了很多成果,尤其是在电磁轨道炮方面(按照电磁炮结构的不同,电磁炮目前分为同轴线圈炮、电磁轨道炮、磁力线重接炮以及轨道-线圈复合型电磁炮四种),比如:   1。在小口径(10mm)、中口径(40mm)和大口径(90mm)电磁炮样机上,在保证发射组件完好的前提下,成功进行了多次试验,初速达到了2500m/s。   2。在中口径(40mm)电磁炮养鸡上,用同一轨道验证了多发试验(约10发),并验证了在一定条件下可消除转捩现象。   3。在大口径(90mm)电磁炮样机试验表明:当速度达到时易出现转捩,它不影响本次发射,但对轨道寿命及炮管设计有影响。   4。通过多次对电磁轨道炮的发射试验,了解了轨道刨削产生的机理,可以通过选择合适的材料加以消除。   5。通过多次试验,发现在电磁轨道炮在炮口安装吸能装置能减小发射侯征。   早在2001年,美国海军召开了舰载远程电磁炮的可行性研讨会,结论认为:无论是原理还是技术,舰载远程电磁炮都不存在不可逾越的障碍!   美国海军的新概念武器由海军研究局负责,2003年其对DDX计划集成电磁轨道炮的可行性研究做出报告:电磁轨道炮的能量需求远低于定向能武器,DDX(也就是DDG-1000)采用了集成化电力系统,其输出功率可以达到75MW,是美军目前的阿利·伯克级去追结案的10倍,可以满足电磁轨道炮的需求。   2003年4月,美、英一起成功完成了90mm原口径电磁轨道炮的海上演示验证,弹丸速度达到2500m/s。2003年7月,试验结果上报了美国海军研究咨询委员会电磁炮技术专家组。2004年2月,专家组评估认为:电磁炮是美国海军执行远程火力支援的革命性手段,是装配DDX(DDG-1000)的最佳候选者;DDG-1000的电力系统总容量将达到80MW,完全能满足电磁炮15到30MW的电能需求!   2006年,美国海军研究局通过属下的、位于达尔格伦海军水面战中心与BAE公司签订了炮口动能为32MJ的电磁轨道炮试验样机的研制合同,计划于2011年完成。主要研究解决电磁轨道炮的轨道寿命、一体化发射组件设计等工程问题。同时,开展“舰载电磁轨道炮的战术应用研究”,主要研究电磁轨道炮的轻量化方案。此外,还自主波音公司与瑞德普实验室研究可接受50000G加速度、具有导航与制导能力的弹丸组件技术。   2007年1月16日,美国海军研究局在佛吉尼亚州海军水面战中心达尔格伦分布的新型电磁轨道炮样机投入使用,并发射了1发超高速弹丸为庆典仪式剪彩。该样炮样机口径90mm,弹丸质量3.2kg,初速为2146m/s,炮口动能7.4MJ。美国海军公开称:舰载电磁轨道炮彻底将改变海军的打击方式,未来将为美国海军提供550公里以上更加高效的火力支援手段!   总而言之,美国海军计划2011年完成炮口动能32MJ的电磁炮系统的岩石认证,其发射质量20kg,初速为2000m/s,轨道寿命为100发。并在2015年完成炮口动能64MJ的电磁炮系统演示验证,发射质量20kg,初速为2500m/s,轨道寿命为1000到10000发。并计划2020到2025年在美国海军的舰艇上装备电磁轨道炮,并逐步形成战斗能力。 目前美国海军DDG-1000驱逐舰使用的155mm常规火炮   因此,目前的美国DDG-1000驱逐舰先是用了155mm的常规弹药,使用远程攻击弹药作为过渡,待电磁轨道炮研制、测试完毕再装备,从而提供足够的远程火力支援,攻击陆上目标。   综合以上,我们可以了解到美国海军的电磁轨道炮还没有正式服役,其仍处于研制改进阶段,那么如此科幻,足以引起军事“革命”的电磁轨道炮到底遇到了什么技术瓶颈呢?   1。超高速、远程弹丸技术   电磁轨道炮的弹丸初速高,承受的过再大,飞行距离远。要求其内部的导航/制导部件具有抗高过载的能力;弹丸的空气动力学学需要特殊设计;弹丸与电磁炮电枢的组合及分离技术。   2。轨道的抗烧蚀技术   轨道的烧蚀问题一直是影响电磁轨道炮与应用的技术平静。经过多年的研究和探索,轨道的抗烧蚀技术取得了重大突破,获得了阶段性的研究成果,但是由于电磁轨道炮的相关技术过于超前,目前这以问题还没有完全解决,实习预期的轨道发射寿命,还有相当大的时间。   3。发射系统的工程化应用   优化发射系统中轨道和绝缘机构的材料设计、结构设计,以及生产中的制造工艺性问题;并进行疲劳试验和研究,解决发射系统在多次循环发射应力作用下的耐受性;   4。高功率脉冲电源技术   美国海军与其的舰载电磁轨道炮需要在8至12ms内提供为平均值为5MA的脉冲电流,所需要的总能接近200MJ。因此,电源系统需要解决能量的快速吸收与存储、电流波形的形成与整形、强电流的检测与开关控制技术问题等。   5。热管理技术   对于电磁轨道炮而言,不论是目前实验室内的单次发射还是未真正涉及到系统的热管理问题。虽然前几日美国海军使用电磁轨道炮进行了连续,但只发射了两枚炮弹。在将来的实际应用中,对于按照一定的发射频率执行火力支援任务的电磁轨道炮而言,系统的热管理问题极其重要,必须采用综合性的散热和冷却技术,实现系统内的热载荷平衡。(作者署名:武备志)

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